Fényes fázis a fotoszintézis követelményeinek, mechanizmusának és termékeinek

az fázis fényes a fotoszintézis A fotoszintetikus folyamatnak ez a része a fény jelenlétét igényli. Így a fény olyan reakciókat indít, amelyek a fényenergia egy részét kémiai energiává alakítják.

Biokémiai reakciók fordulnak elő a kloroplasztil-szilakoidokban, ahol fotoszintetikus pigmenteket találtak, amelyeket a fény izgat. Ezek klorofill hogy, klorofill b és a karotinoidok.

A fényfüggő reakciók előfordulásához több elem szükséges. A látható spektrumon belül egy fényforrás szükséges. Hasonlóképpen szükséges a víz jelenléte.

A fotoszintézis fényfázisában végső soron az ATP (adenozin-trifoszfát) és a NADPH (nikotinamid-dinukleotid-foszfát és adenin) képződése. Ezeket a molekulákat a CO rögzítésének energiaforrásaként használják₂ a sötét fázisban. Ebben az fázisban O felszabadul₂, a H ​​molekula lebontásának terméke₂O.

index

• 1 Követelmények
  • 1.1 A fény
  • 1.2 A pigmentek
• 2 Mechanizmus
  • 2.1 - Fotórendszerek
  • 2.2 -Fololízis
  • 2.3 -Fotofoszforilezés
• 3 Végtermék
• 4 Referenciák

követelmények

A fényfüggő reakciók fotoszintézis során történő megértéséhez meg kell érteni a fény tulajdonságait. Hasonlóképpen ismerni kell az érintett pigmentek szerkezetét is.

A fény

A fénynek mind hullám-, mind részecske tulajdonságai vannak. Az energia a Naptól a Földhöz különböző hosszúságú hullámok formájában érhető el, az elektromágneses spektrum néven.

A bolygóhoz érkező fény mintegy 40% -a látható fény. Ez 380-760 nm közötti hullámhosszon van. Magában foglalja a szivárvány minden színét, amelyek mindegyike jellegzetes hullámhosszú.

A fotoszintézis leghatékonyabb hullámhossza az ibolya-kék (380-470 nm) és a vörös-narancs-vörös (650-780 nm) hullámhosszak..

A fénynek részecskék is vannak. Ezeket a részecskéket fotonoknak nevezik, és egy meghatározott hullámhosszhoz kapcsolódnak. Az egyes fotonok energiája fordítottan arányos a hullámhosszával. Minél rövidebb a hullámhossz, annál több energiát.

Amikor egy molekula elnyeli a fényenergia fotonját, az egyik elektronja áramot kap. Az elektron kiléphet az atomból, és egy akceptor molekulával fogadható el. Ez a folyamat a fotoszintézis fényfázisában történik.

A pigmentek

A tylakoid membránban (kloroplasztos szerkezetben) több pigment van, amelyek képesek a látható fény elnyelésére. A különböző pigmentek különböző hullámhosszokat vesznek fel. Ezek a pigmentek klorofill, karotinoidok és phycobilinek.

A karotinoidok a sárga és narancssárga színt adják a növényekben. A phycobilinok cianobaktériumokban és vörös algákban találhatók.

A klorofill a fő fotoszintetikus pigment. Ez a molekula hosszú hidrofób szénhidrogén farokkal rendelkezik, amely megtartja azt a tylakoid membránhoz. Emellett tartalmaz egy magnéziumatomot tartalmazó porfirin gyűrűt. Ebben a gyűrűben a fényenergia felszívódik.

Különböző típusú klorofillek vannak. klorofill hogy az a pigment, amely közvetlenül reagál a fényreakciókban. klorofill b elnyeli a fényt más hullámhosszon, és ezt az energiát klorofillnek adja át hogy.

A kloroplasztban körülbelül háromszor több klorofill van hogy milyen klorofill b.

mechanizmus

-photosystems

A klorofillmolekulák és más pigmentek a thylakoidban fotoszintetikus egységekben vannak elrendezve.

Minden fotoszintetikus egység 200-300 klorofillmolekulából áll hogy, kis mennyiségű klorofill b, karotinoidok és fehérjék. Bemutat egy olyan területet, amelyet a reakcióközpontnak neveznek, amely a könnyű energiát használó hely.

Az egyéb pigmentek antennakomplexek. Ezek a funkciók a fény felvételére és átadására szolgálnak a reakcióközpontban.

Kétféle fotoszintetikus egység létezik, az úgynevezett fotórendszerek. Ezek különböznek abban, hogy reakcióközpontjaik különböző fehérjékhez kapcsolódnak. Ezek enyhe eltolódást okoznak abszorpciós spektrumukban.

Az I. fotórendszerben klorofill hogy A reakcióközponthoz kapcsolódó abszorpciós csúcs 700 nm (P₇₀₀). A II. Fotórendszerben az abszorpciós csúcs 680 nm-en történik (P₆₈₀).

-fotolízis

A folyamat során a vízmolekula szakadása következik be. Részvétel a fotórendszerben II. A fény fotonja eléri a P molekulát₆₈₀ és egy magasabb szintre emeli az elektronokat.

Izgatott elektronokat fogad el egy feofitin molekula, amely egy közbenső akceptor. Ezt követően áthaladnak a tylakoid membránon, ahol azokat egy platóquinone molekula elfogadja. Az elektronokat végül átvisszük a P-re₇₀₀ A fotórendszer I.

A P által átadott elektronok₆₈₀ azokat a vízből más helyettesítik. A vízmolekula megszakításához mangánt (Z-protein) tartalmazó fehérjét kell alkalmazni.

Amikor a H megszakad₂Vagy két proton szabadul fel (H⁺) és oxigén. Ehhez két vízmolekulát kell hasítani, hogy O molekulát szabadítsunk fel₂.

-photophosphorylation

Az elektronáramlás irányának megfelelően kétfajta fotofoszforiláció létezik.

Nem ciklikus fotofoszforiláció

Mind az I., mind a II. Nem ciklikusnak nevezik, mert az elektronok áramlása egy irányba megy.

Amikor a klorofillmolekulák gerjesztése megtörténik, az elektronok áthaladnak egy elektronszállító láncon.

A fotográfia I-ben kezdődik, amikor a fény fotonját egy P molekula elnyeli₇₀₀. A gerjesztett elektron átvisszük egy vasat és ként tartalmazó primer akceptorba (Fe-S).

Ezután átjut a ferredoxin molekulájába. Ezt követően az elektron egy transzporter molekulába (FAD) megy. Ez egy NADP molekulához jut⁺ ami NADPH-ra csökkenti.

A fotolízisben a II. Rendszer által kapott elektronok helyettesítik a P által átvitteket₇₀₀. Ez a vasat (citokrómokat) tartalmazó pigmentek által létrehozott szállítási láncon keresztül történik. Ráadásul a plasztocianinok (réz-fehérjék) is szerepet játszanak.

A folyamat során mind a NADPH, mind az ATP molekulák keletkeznek. Az ATPsintetáz enzim részt vesz az ATP kialakulásában.

Ciklikus foszforiláció

Ez csak a fotoszisztémában történik₇₀₀ izgatottak, az elektronokat egy P molekula fogadja₄₃₀.

Ezt követően az elektronokat a két fotórendszer közötti szállító láncba építjük be. A folyamat során ATP molekulákat állítanak elő. A nem-ciklikus fotofoszforilációval ellentétben sem a NADPH, sem a felszabadulás nem keletkezik.₂.

Az elektronátviteli folyamat végén visszatérnek a fotoszisztéma I. reakcióközpontjához. Ezért ezt ciklikus fotofoszforilációnak nevezzük..

Végtermékek

A fényfázis végén O szabadul fel₂ a fotolízis melléktermékeként a környezetbe. Ez az oxigén szabadul fel a légkörbe, és aerob organizmusok légzésére használják.  

A fényfázis másik végterméke a NADPH, egy koenzim (egy nem fehérje enzim része), amely részt vesz a CO rögzítésében.₂ a Calvin ciklus alatt (a fotoszintézis sötét fázisa).

Az ATP egy olyan nukleotid, amelyet az élő lények anyagcsere-folyamataihoz szükséges energia előállításához használnak. Ez a glükóz szintézisében kerül felhasználásra.

referenciák

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi és J Minagaza (2016) A kék fényű fotoreceptor közvetíti a fotoszintézis visszacsatolási szabályait. Nature 537: 563-566.
2. Salisbury F és Ross C (1994) növényi élettan. Iberoamerica szerkesztői csoport. Mexikó, DF. 759 pp.
3. Solomon E, L Berg és D Martín (1999) Biológia. Ötödik kiadás. MGraw-Hill Interamericana szerkesztők. Mexikóváros 1237 pp.
4. Stearn K (1997) Bevezető növénybiológia. WC Brown kiadók. USA-ban. 570 pp.
5. Yamori W, T Shikanai és A Makino (2015) fotorendszer I ciklusos elektronáramlása a kloroplaszt NADH dehidrogenáz-szerű komplexen keresztül fiziológiai szerepet játszik a fotoszintézis szempontjából gyenge fényben. Nature Scientific Report 5: 1-12.