Valoisa vaihe fotosynteesivaatimuksissa, mekanismissa ja tuotteissa

vaihe valoisa fotosynteesi Se on osa fotosynteettistä prosessia, joka vaatii valon läsnäoloa. Siten valo käynnistää reaktioita, jotka johtavat osaan valon energiasta kemialliseksi energiaksi.

Biokemiallisia reaktioita esiintyy kloroplastisylakoideissa, joissa valoa stimuloivat fotosynteettiset pigmentit. Nämä ovat klorofylli että, klorofylli b ja karotenoidit.

Valo-riippuvaisia ​​reaktioita varten tarvitaan useita elementtejä. Valonlähde on näkyvissä näkyvässä spektrissä. Samoin tarvitaan vettä.

Fotosynteesin valaisuvaiheessa on lopputuotteena ATP: n (adenosiinitrifosfaatin) ja NADPH: n (nikotiiniamididinukleotidifosfaatti ja adeniini) muodostuminen. Näitä molekyylejä käytetään energialähteenä CO-kiinnitykseen₂ pimeässä vaiheessa. Myös tämän vaiheen aikana vapautuu O₂, H-molekyylin hajoamisen tuote₂O.

indeksi

• 1 Vaatimukset
  • 1.1 Valo
  • 1.2 Pigmentit
• 2 Mekanismi
  • 2.1 -Photosysteemit
  • 2.2 -Fololyysi
  • 2.3 -Fosofosforylaatio
• 3 Lopputuotteet
• 4 Viitteet

vaatimuksista

Valonriippuvaisille reaktioille fotosynteesissä on ymmärrettävä valon ominaisuudet. Samoin on tarpeen tietää kyseessä olevien pigmenttien rakenne.

Valo

Valolla on sekä aalto- että hiukkasominaisuudet. Energia saavuttaa maapallon auringosta eri pituisten aaltojen muodossa, joita kutsutaan sähkömagneettiseksi spektriksi.

Noin 40% planeetalle saapuvasta valosta on näkyvää valoa. Tämä on aallonpituuksilla 380 - 760 nm. Sisältää kaikki sateenkaaren värit, joilla kullakin on tyypillinen aallonpituus.

Tehokkaimmat fotosynteesin aallonpituudet ovat violetista siniselle (380-470 nm) ja punainen-oranssi punaiselle (650-780 nm)..

Valolla on myös hiukkasten ominaisuuksia. Näitä hiukkasia kutsutaan fotoneiksi ja niihin liittyy tietty aallonpituus. Jokaisen fotonin energia on kääntäen verrannollinen sen aallonpituuteen. Mitä lyhyempi aallonpituus on, sitä enemmän energiaa.

Kun molekyyli absorboi valon energian fotonin, yksi sen elektroneista on jännitteinen. Elektroni voi jättää atomin ja vastaanottaa akseptorimolekyyli. Tämä prosessi tapahtuu fotosynteesin vaalifaasissa.

Pigmentit

Tylakoidikalvossa (kloroplastirakenne) on useita pigmenttejä, joiden kyky absorboida näkyvää valoa. Eri pigmentit imevät eri aallonpituuksia. Nämä pigmentit ovat klorofylli, karotenoidit ja fykobiliinit.

Karotenoidit antavat kasveissa olevat keltaiset ja oranssit värit. Fykobiliinit löytyvät sinilevistä ja punaisista levistä.

Klorofylliä pidetään tärkeimpänä fotosynteettisenä pigmenttinä. Tässä molekyylissä on pitkä hydrofobinen hiilivetysaha, joka pitää sen sidoksena tylakoidikalvoon. Lisäksi siinä on porfyriinirengas, joka sisältää magnesiumiatomia. Tässä renkaassa valoenergia imeytyy.

On olemassa erilaisia ​​klorofyllityyppejä. klorofylli että se on pigmentti, joka puuttuu suoraan valon reaktioihin. klorofylli b absorboi valoa eri aallonpituudella ja siirtää tämän energian klorofylliin että.

Kloroplastissa on noin kolme kertaa enemmän klorofylliä että mitä klorofylliä b.

mekanismi

-photosystems

Klorofylli-molekyylit ja muut pigmentit järjestetään tylakoidin sisällä fotosynteettisissä yksiköissä.

Jokainen fotosynteettinen yksikkö koostuu 200-300 klorofylli-molekyylistä että, pieniä määriä klorofylliä b, karotenoidit ja proteiinit. Siinä on alue, jota kutsutaan reaktiokeskukseksi, joka on kevyt energiaa käyttävä sivusto.

Muita läsnä olevia pigmenttejä kutsutaan antennikomplekseiksi. Niiden tehtävänä on kaapata ja siirtää valoa reaktiokeskukseen.

Fotosynteettisiä yksiköitä on kaksi, joita kutsutaan fotojärjestelmiksi. Ne eroavat toisistaan, koska niiden reaktiokeskukset liittyvät eri proteiineihin. Ne aiheuttavat lievän muutoksen absorptiospektreissä.

Valokuvajärjestelmässä I klorofylli että reaktiokeskukseen liittyvän absorptiopiikin on 700 nm (P₇₀₀). Fotojärjestelmässä II absorptiopiikki esiintyy 680 nm: ssä (P₆₈₀).

-fotolyysi

Tämän prosessin aikana tapahtuu vesimolekyylin repeämä. Osallistu valokuvajärjestelmään II. Valon fotoni osuu molekyyliin P₆₈₀ ja ajaa elektronin korkeammalle energian tasolle.

Jännitetyt elektronit vastaanotetaan feofytiinimolekyylillä, joka on väli- akseptori. Sen jälkeen ne ylittävät tylakoidikalvon, jossa plastoquinone-molekyyli hyväksyy ne. Elektronit siirretään lopulta P: hen₇₀₀ kuvajärjestelmän I.

P: n siirtämät elektronit₆₈₀ ne korvataan muilla vedestä. Vesimolekyylin rikkomiseksi tarvitaan mangaania sisältävä proteiini (Z-proteiini).

Kun H rikkoutuu₂Tai vapautetaan kaksi protonia (H⁺) ja happea. Se edellyttää, että kaksi vesimolekyyliä katkaistaan ​​O-molekyylin vapauttamiseksi₂.

-photophosphorylation

Fotofosforylaatiota on kahdenlaisia ​​elektronivirtauksen suunnan mukaan.

Ei-syklinen fotofosforylaatio

Sekä valokuvajärjestelmä I että II osallistuvat siihen. Sitä kutsutaan ei-sykliseksi, koska elektronien virta menee yhteen suuntaan.

Kun klorofylli-molekyylien herätys tapahtuu, elektronit liikkuvat elektroninsiirtoketjun läpi.

Se alkaa valokuvajärjestelmässä I, kun molekyyli P absorboi valon fotonin₇₀₀. Viritetty elektroni siirretään primaariseen akseptoriin (Fe-S), joka sisältää rautaa ja rikkiä.

Sitten se siirtyy ferredoksiinimolekyyliin. Tämän jälkeen elektroni siirtyy kuljetusmolekyyliin (FAD). Tämä antaa sen NADP: n molekyylille⁺ joka pienentää sen NADPH: ksi.

Valokuvajärjestelmän II tuottamat elektronit fotolyysissä korvaavat P: n siirtämät elektronit₇₀₀. Tämä tapahtuu rautaa sisältävien pigmenttien (sytokromien) muodostaman kuljetusketjun kautta. Lisäksi on mukana plastosyanaineja (proteiineja, joissa on kuparia).

Tämän prosessin aikana tuotetaan sekä NADPH- että ATP-molekyylejä. ATP-sintetaasin entsyymi on mukana ATP: n muodostamisessa.

Syklinen fosforylaatio

Se tapahtuu vain valokuvajärjestelmässä I. Kun reaktiokeskuksen molekyylit P₇₀₀ ovat innoissaan, elektronit vastaanotetaan molekyylillä P₄₃₀.

Seuraavaksi elektronit sisällytetään kuljetusketjuun kahden valokuvajärjestelmän välillä. Prosessissa tuotetaan ATP-molekyylejä. Toisin kuin ei-syklinen fotofosforylaatio, NADPH: ta ei tuoteta eikä vapauteta.₂.

Elektronin kuljetusprosessin lopussa ne palaavat fotojärjestelmän I reaktiokeskukseen. Siksi sitä kutsutaan sykliseksi fotofosforylaatioksi..

Lopputuotteet

Valonvaiheen lopussa vapautuu O₂ ympäristöön fotolyysin sivutuotteena. Tämä happi vapautuu ilmakehään ja sitä käytetään aerobisten organismien hengityksessä.  

Valon vaiheen toinen lopputuote on NADPH, koentsyymi (osa ei-proteiinia sisältävästä entsyymistä), joka osallistuu CO: n kiinnitykseen.₂ Calvin-syklin aikana (fotosynteesin tumma vaihe).

ATP on nukleotidi, jota käytetään tarvittavan energian saamiseksi elävien olentojen aineenvaihduntaprosesseissa. Tämä kuluu glukoosin synteesissä.

viittaukset

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi ja J Minagaza (2016) Sinivalon fotoreseptori välittää fotosynteesin palautesäätöä. Nature 537: 563-566.
2. Salisbury F ja Ross C (1994) Plant Physiology. Iberoamerica toimittajaryhmä. Meksiko, DF. 759 pp.
3. Solomon E, L Berg ja D Martín (1999) Biology. Viides painos. MGraw-Hill Interamericanan toimittajat. Mexico City 1237 pp.
4. Stearn K (1997) Kasvibiologia. WC Brown -julkaisijat. USA. 570 pp.
5. Yamori W, T Shikanai ja A Makino (2015) Photosystem I -syklinen elektronivirta klooplastin NADH dehydrogenaasin kaltaisen kompleksin kautta suorittaa fysiologisen roolin fotosynteesille heikossa valossa. Nature Scientific Report 5: 1-12.