Светящиеся фазы фотосинтеза требования, механизм и продукты

фаза светящийся фотосинтеза Это та часть процесса фотосинтеза, которая требует присутствия света. Таким образом, свет инициирует реакции, которые приводят к преобразованию части энергии света в химическую энергию.

Биохимические реакции происходят в хлоропластных тилакоидах, где обнаруживаются фотосинтетические пигменты, которые возбуждаются светом. Это хлорофилл в, хлорофилл б и каротиноиды.

Чтобы происходили светозависимые реакции, требуется несколько элементов. Источник света необходим в пределах видимого спектра. Также необходимо присутствие воды.

Светящаяся фаза фотосинтеза имеет в качестве конечного продукта образование АТФ (аденозинтрифосфат) и НАДФН (никотинамиддинуклеотидфосфат и аденин). Эти молекулы используются в качестве источника энергии для фиксации СО₂ в темной фазе. Кроме того, во время этой фазы O выпущен₂, продукт распада молекулы H₂О.

индекс

• 1 Требования
  • 1.1 Свет
  • 1.2 Пигменты
• 2 Механизм
  • 2.1 -Фотосистемы
  • 2.2 -Фололиз
  • 2,3 -фосфорилирование
• 3 Конечная продукция
• 4 Ссылки

требования

Чтобы светозависимые реакции происходили при фотосинтезе, необходимо понимать свойства света. Кроме того, необходимо знать структуру участвующих пигментов.

Свет

Свет обладает свойствами как волн, так и частиц. Энергия достигает Земли от Солнца в форме волн различной длины, известных как электромагнитный спектр..

Приблизительно 40% света, который достигает планеты, является видимым светом. Это на длинах волн между 380-760 нм. Включает в себя все цвета радуги, каждый с характерной длиной волны.

Наиболее эффективные длины волн для фотосинтеза - от фиолетового до синего (380-470 нм) и красно-оранжевого до красного (650-780 нм).

Свет также обладает свойствами частиц. Эти частицы называются фотонами и связаны с определенной длиной волны. Энергия каждого фотона обратно пропорциональна его длине волны. Чем короче длина волны, тем больше энергии.

Когда молекула поглощает фотон световой энергии, один из ее электронов находится под напряжением. Электрон может покинуть атом и быть принятым молекулой акцептора. Этот процесс происходит в легкой фазе фотосинтеза.

Пигменты

В тилакоидной мембране (структура хлоропласта) имеется несколько пигментов, способных поглощать видимый свет. Различные пигменты поглощают волны различной длины. Этими пигментами являются хлорофилл, каротиноиды и фикобилины..

Каротиноиды дают желтый и оранжевый цвета, присутствующие в растениях. Фикобилины содержатся в цианобактериях и красных водорослях.

Хлорофилл считается основным фотосинтетическим пигментом. Эта молекула имеет длинный гидрофобный углеводородный хвост, который держит его связанным с тилакоидной мембраной. Кроме того, он имеет порфириновое кольцо, которое содержит атом магния. В этом кольце энергия света поглощается.

Существуют разные виды хлорофилла. хлорофилл в это пигмент, который более непосредственно вмешивается в световые реакции. хлорофилл б поглощает свет на другой длине волны и передает эту энергию хлорофиллу в.

В хлоропласте примерно в три раза больше хлорофилла в какой хлорофилл б.

механизм

-фотосистемы

Молекулы хлорофилла и другие пигменты организуются в тилакоиде в фотосинтетических единицах.

Каждая фотосинтетическая единица состоит из 200-300 молекул хлорофилла в, небольшое количество хлорофилла б, каротиноиды и белки. Он представляет собой область, называемую реакционным центром, который использует энергию света.

Другие присутствующие пигменты называются антенными комплексами. Они имеют функцию захвата и передачи света в реакционный центр.

Существует два типа фотосинтетических единиц, называемых фотосистемами. Они отличаются тем, что их реакционные центры связаны с различными белками. Они вызывают небольшое смещение в спектрах поглощения.

В фотосистеме I хлорофилл в связанный с реакционным центром пик поглощения имеет 700 нм (Р₇₀₀). В фотосистеме II пик поглощения происходит при 680 нм (P₆₈₀).

-фотолиз

Во время этого процесса происходит разрыв молекулы воды. Участвуйте в фотосистеме II. Фотон света попадает в молекулу Р₆₈₀ и направляет электрон на более высокий уровень энергии.

Возбужденные электроны принимаются молекулой феофитина, которая является промежуточным акцептором. Впоследствии они пересекают тилакоидную мембрану, где они принимаются молекулой пластохинона. Электроны окончательно переносятся в P₇₀₀ фотосистемы I.

Электроны, которые были переданы P₆₈₀ их заменяют другие из воды. Белок, содержащий марганец (Z-белок), необходим для разрушения молекулы воды.

Когда Н ломается₂Или два протона освобождаются (H⁺) и кислород. Это требует, чтобы две молекулы воды были расщеплены, чтобы выпустить молекулу О₂.

-фотофосфорилирование

Существует два типа фотофосфорилирования, в зависимости от направления потока электронов..

Нециклическое фотофосфорилирование

Обе фотосистемы I и II участвуют в этом. Это называется нециклическим, потому что поток электронов идет в одном направлении.

Когда происходит возбуждение молекул хлорофилла, электроны будут двигаться через цепь переноса электронов..

Это начинается в фотосистеме I, когда фотон света поглощается молекулой P₇₀₀. Возбужденный электрон переносится на первичный акцептор (Fe-S), содержащий железо и серу.

Затем он переходит к молекуле ферредоксина. Впоследствии электрон переходит в молекулу транспортера (FAD). Это уступает молекуле НАДФ⁺ что сводит его к NADPH.

Электроны, полученные фотосистемой II в процессе фотолиза, заменят электроны, перенесенные P₇₀₀. Это происходит через транспортную цепь, образованную пигментами, содержащими железо (цитохромы). Кроме того, участвуют пластоцианины (белки, содержащие медь).

В ходе этого процесса вырабатываются молекулы как NADPH, так и ATP. Фермент АТФсинтетаза участвует в образовании АТФ.

Циклическое фосфорилирование

Это происходит только в фотосистеме I. Когда молекулы реакционного центра P₇₀₀ возбуждены, электроны получены молекулой P₄₃₀.

Впоследствии электроны включаются в транспортную цепь между двумя фотосистемами. При этом образуются молекулы АТФ. В отличие от нециклического фотофосфорилирования, NADPH не продуцируется и не высвобождается.₂.

В конце процесса переноса электронов они возвращаются в реакционный центр фотосистемы I. Поэтому это называется циклическим фотофосфорилированием..

Конечные продукты

В конце легкой фазы O высвобождается₂ в окружающую среду как побочный продукт фотолиза. Этот кислород выделяется в атмосферу и используется при дыхании аэробных организмов..  

Другим конечным продуктом легкой фазы является НАДФН, кофермент (часть небелкового фермента), который будет участвовать в фиксации СО₂ во время цикла Кальвина (темная фаза фотосинтеза).

АТФ является нуклеотидом, используемым для получения необходимой энергии, необходимой в обменных процессах живых существ. Это потребляется в синтезе глюкозы.

ссылки

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi и J Minagaza (2016). Фоторецептор синего света опосредует регуляцию фотосинтеза с обратной связью. Природа 537: 563-566.
2. Солсбери Ф. и Росс С. (1994) Физиология растений. Iberoamerica Редакционная группа. Мексика, ДФ. 759 стр..
3. Соломон Э., Л. Берг и Д. Мартин (1999). Биология. Пятое издание. MGraw-Hill Interamericana Editors. Мехико 1237 стр..
4. Stearn K (1997) Вводная биология растений. WC Brown Publishers. США. 570 пп.
5. Yamori W, T Shikanai и A Makino (2015) Фотосистема I Циклический поток электронов через хлоропластный NADH-дегидрогеназоподобный комплекс выполняет физиологическую роль для фотосинтеза при слабом освещении. Научный доклад о природе 5: 1-12.