ЛАГАНА ФАЗА ФОТОСИНТЕЗЕ: МЕХАНИЗАМ И ПРОИЗВОДИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Светлост фаза фотосинтезе је део фотосинтетског процес који захтева присуство светлости. Тако светлост иницира реакције које резултирају трансформацијом дела светлосне енергије у хемијску енергију.

Биохемијске реакције настају у тлакоидима хлоропласта, где се налазе фотосинтетски пигменти који побуђују светлост. То су хлорофил а, хлорофил б и каротеноиди.

Светла и тамна фаза. Маулуциони, са Викимедиа Цоммонс

Потребно је неколико елемената да би се догодиле реакције зависне од светлости. Извор светлости унутар видљивог спектра је неопходан. Исто тако, потребно је присуство воде.

Крајњи продукт светлосне фазе фотосинтезе је стварање АТП (аденосин трифосфат) и НАДПХ (никотинамид аденин динуклеотид фосфат). Ови молекули се користе као извор енергије за фиксацију ЦО ₂ у тамној фази. Исто тако, током ове фазе, О ₂ је пуштен , што је производ распада Х ₂ О молекула .

Захтеви

Да би се догодиле реакције зависне од светлости у фотосинтези, потребно је разумевање својстава светлости. Исто тако, потребно је знати структуру пигмената који су укључени.

Светло

Светлост има својства таласа и честица. Енергија долази на Земљу са сунца у облику таласа различите дужине, познатих као електромагнетни спектар.

Око 40% светлости која стиже до планете је видљива светлост. Ово се налази у таласним дужинама између 380-760 нм. Садржи све боје дуге, а свака има карактеристичну таласну дужину.

Најефикасније таласне дужине за фотосинтезу су оне од љубичасте до плаве (380-470 нм) и од црвено-наранџасте до црвене (650-780 нм).

Светлост такође има својства честица. Ове честице се називају фотони и повезане су са одређеном таласном дужином. Енергија сваког фотона је обрнуто пропорционална његовој таласној дужини. Што је таласна дужина краћа, већа је и енергија.

Када молекул апсорбује фотон светлосне енергије, један од његових електрона се активира. Електрони могу напустити атом и бити примљени молекулом акцесора. Овај процес се одвија у светлосној фази фотосинтезе.

Пигменти

У тилакоидној мембрани (структура хлоропласта) налазе се различити пигменти са способношћу да апсорбују видљиву светлост. Различити пигменти апсорбују различите таласне дужине. Ови пигменти су хлорофил, каротеноиди и фикобилини.

Каротеноиди дају жуту и ​​наранџасту боју присутну у биљкама. Фикобилини се налазе у цијанобактеријама и црвеним алгама.

Хлорофил се сматра главним фотосинтетским пигментом. Овај молекул има дугачак хидрофобни угљоводонични реп, који га држи причвршћеним на тилакоидну мембрану. Поред тога, има порфирински прстен који садржи атом магнезијума. Светлосна енергија се апсорбује у овом прстену.

Постоје различите врсте хлорофила. Хлорофил а је пигмент који најдиректније интервенише у светлосним реакцијама. Хлорофил б апсорбује светлост различите таласне дужине и ту енергију преноси на хлорофил а.

У хлоропласту је пронађено отприлике три пута више хлорофила а од хлорофила б.

Механизам

-Фотосистеми

Молекули хлорофила и остали пигменти су организовани унутар тилакоида у фотосинтетске јединице.

Свака фотосинтетска јединица састоји се од 200-300 молекула хлорофила, мале количине хлорофила б, каротеноида и протеина. Постоји област која се зове реакциони центар, а то је место које користи светлосну енергију.

Слика: Светлосна фаза фотосинтезе. Аутор: Сомепицс. хттпс://ес.м.википедиа.орг/вики/Филе:Тхилакоид_мембране_3.свг

Остали пигменти се називају антенски комплекси. Они имају функцију хватања и пропуштања светлости у реакциони центар.

Постоје две врсте фотосинтетских јединица, које се називају фотосистеми. Разликују се по томе што су њихови реакциони центри повезани са различитим протеинима. Они узрокују мали помак у њиховим апсорпционим спектрима.

У фото-систему И, хлорофил повезан са реакцијским центром има апсорпцијски врх од 700 нм (П ₇₀₀ ). У фотосистему ИИ врх апсорпције се јавља на 680 нм (П ₆₈₀ ).

-Фотолиза

Током овог процеса долази до распада молекула воде. Пхотосистем ИИ учествује. Фотон светлости погоди молекул П ₆₈₀ и води електрон на виши енергетски ниво.

Узбуђени електрони примају се молекулом феофитина, који је интермедијарни акцептор. Након тога, они прелазе тилакоидну мембрану, гдје их прихваћа молекул пластохинона. Електрони се коначно преносе у П _{700 фото-} система И.

Електроне који су добили П ₆₈₀ замењују други из воде. За разградњу молекула воде потребан је протеин који садржи манган (протеин З).

Када Х ₂ О је сломљена , два протона (Х ⁺ ) и кисеоник су пуштени. Два молекула воде морају бити раскинута због један молекул О _{2 да буде ослобођен} .

-Фотофосфорилација

Постоје две врсте фотофосфорилације у зависности од правца протока електрона.

Нецикличка фотофосфорилација

У њему су укључена оба фото-система И и ИИ. Назива се нецикличким јер проток електрона иде у само једном правцу.

Када дође до побуђења молекула хлорофила, електрони се крећу кроз ланац транспорта електрона.

Почиње у фотосистему И када фотон светлости апсорбује молекул П ₇₀₀ . Побуђени електрон се преноси у примарни акцептор (Фе-С) који садржи гвожђе и сулфид.

Затим прелази на молекулу фередоксина. После тога, електрон прелази у транспортни молекул (ФАД). Ово га даје молекулу НАДП ⁺ који га смањује на НАДПХ.

Електрони који у фотолизи преносе фотосистем ИИ ће заменити оне које је пренео П ₇₀₀ . То се дешава кроз транспортни ланац састављен од пигмената који садрже гвожђе (цитохроме). Поред тога, укључени су пластоцијанини (протеини који представљају бакар).

Током овог процеса настају и НАДПХ и АТП молекули. За стварање АТП, ензим АТПсинтетасе интервенише.

Циклична фотофосфорилација

Јавља се само у фотосистему И. Када су молекули реакцијског центра П ₇₀₀ побуђени, електроне прима молекул П ₄₃₀ .

Након тога, електрони су уграђени у транспортни ланац између два фотосистема. У процесу се стварају АТП молекули. За разлику од нон-цикличну пхотопхоспхорилатион, НАДПХ није произведено и О ₂ се не ослобађа .

На крају процеса преноса електрона враћају се у реакциони центар фотосистема И. Из тог разлога се назива циклична фотофосфорилација.

Финални производи

На крају светлосног фазе, О ₂ се ослобађа у околину као нус производ пхотолисис. Овај кисеоник излази у атмосферу и користи се за дисање аеробних организама.

Други крај светлосне фазе је НАДПХ, коензим (део ензима који није протеин) који ће учествовати у фиксацији ЦО ₂ током Цалвин циклуса (тамна фаза фотосинтезе).

АТП је нуклеотид који се користи за добијање потребне енергије потребне у метаболичким процесима живих бића. Ово се троши за синтезу глукозе.

Референце

1. Петроутсос Д. Р Токутсу, С Маруиама, С Флори, А Греинер, Л Магнесцхи, Л Цусант, Т Коттке. М Миттаг, П Хегеманн, Г Финаззи и Ј Минагаза (2016) Фоторецептор плавог светла посредује повратну регулацију фотосинтезе. Природа 537: 563-566.
2. Салисбури Ф анд Ц Росс (1994) Биљна физиологија. Групо уредништво Ибероамерица. Мекицо ДФ. 759 пп.
3. Соломон Е, Л Берг и Д Мартин (1999) Биологи. Пето издање. МГрав-Хилл Интерамерицана Едиторес. Мекицо ДФ. 1237 пп.
4. Стеарн К (1997) уводна биологија биљака. ВЦ Бровн Публисхерс. КОРИСТИ. 570 пп.
5. Иамори В, Т Схиканаи и А Макино (2015) Фотосистемски проток фотосистема И кроз хлоропласт комплекс НАДХ дехидрогеназе има физиолошку улогу за фотосинтезу при слабом светлу. Научни извештај о природи 5: 1-12.