Leuchtphase der Photosynthese

Die leuchtende Photosynthese ist der Prozess, bei dem Sonnenlicht erforderlich ist, um Kohlendioxid in Sauerstoff umzuwandeln

Was ist die leuchtende Phase der Photosynthese?

Der Phase Luminöse Photosynthese Es ist der erste Teil des photosynthetischen Prozesses, der das Vorhandensein von Licht erfordert, um chemische Energie in Form von ATP und NADPH zu erhalten. Aus der Dissoziation von Wassermolekülen erzeugt es Sauerstoff.

Biochemische Reaktionen treten in Chloroplasten -Tilacoiden auf, in denen photosynthetische Pigmente, die durch Licht angeregt werden, gefunden werden. Dies sind Chlorophyll Zu, Chlorophyll B und Carotinoide.

Für leichte abhängige Reaktionen sind mehrere Elemente erforderlich. Eine Lichtquelle innerhalb des sichtbaren Spektrums ist erforderlich. Ebenso ist Wasserpräsenz erforderlich.

Die leuchtende Phase der Photosynthese hat als Endprodukt die Bildung von ATP (Adenosin Tryphosphat) und NADPH (Nikotinamid und Adenindyukleotidphosphat).

Diese Moleküle werden als Energiequelle für die Befestigung des CO₂ in der dunklen Phase verwendet. Auch in dieser Phase wird es freigesetzt oder₂, Produkt des Bruchs des H₂o -Moleküls.

Anforderungen

Damit lichtabhängige Reaktionen in der Photosynthese auftreten können, ist es notwendig, die Eigenschaften des Lichts zu verstehen. Es ist auch notwendig, die Struktur der beteiligten Pigmente zu kennen.

Das Licht

Licht hat sowohl Wellen- als auch Partikeleigenschaften. Energie erreicht die Erde aus der Sonne in Form von Wellen unterschiedlicher Längen, die als elektromagnetisches Spektrum bezeichnet werden.

Ungefähr 40% des Lichts, das den Planeten erreicht, ist sichtbares Licht. Dies findet sich in Wellenlängen zwischen 380 und 760 nm. Enthält alle Farben des Regenbogens mit jeweils eine charakteristische Wellenlänge.

Die effizientesten Wellenlängen für die Photosynthese sind die von Violett bis Blau (380-470 nm) und Rot-Orange-Rot (650-780 nm).

Licht hat auch Partikeleigenschaften. Diese Partikel werden als Photonen bezeichnet und mit einer bestimmten Wellenlänge verbunden. Die Energie jedes Photons ist umgekehrt proportional zu seiner Wellenlänge. Bei einer kürzeren Wellenlänge größere Energie.

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Wenn ein Molekül ein Photon aus Lichtenergie absorbiert, wird eines seiner Elektronen energetisiert. Das Elektron kann das Atom verlassen und von einem Akzeptormolekül empfangen werden. Dieser Prozess erfolgt in der Lichtphase der Photosynthese.

Die Pigmente

In der Tilacoid -Membran (Chloroplastenstruktur) werden verschiedene Pigmente mit der Fähigkeit präsentiert, sichtbares Licht aufzunehmen. Verschiedene Pigmente absorbieren unterschiedliche Wellenlängen. Diese Pigmente sind Chlorophyll, Carotinoide und Ficobiline.

Carotinoide verleihen gelbe und orangefarbene Farben in Pflanzen. Ficobiline kommen in Cyanobakterien und roten Algen vor.

Chlorophyll gilt als das wichtigste photosynthetische Pigment. Dieses Molekül hat lange hydrophobe Kohlenwasserstoffe, die es zusammen mit der Tilacoid -Membran hält. Außerdem hat es einen Porphyrinring, der ein Magnesiumatom enthält. In diesem Ring wird die Lichtenergie absorbiert.

Es gibt verschiedene Arten von Chlorophyll. Chlorophyll Zu Es ist das Pigment, das direkter in Lichtreaktionen interveniert. Chlorophyll B Absorbieren Sie Licht auf eine andere Wellenlänge und überträgt diese Energie an Chlorophyll Zu.

In Chloroplasten gibt es ungefähr dreimal mehr Chlorophyll Zu Was für ein Chlorophyll B.

Mechanismus

Photosysteme

Chlorophyllmoleküle und andere Pigmente werden innerhalb des Tilacoids in photosynthetischen Einheiten organisiert.

Jede photosynthetische Einheit besteht aus 200-300 Chlorophyllmolekülen Zu, kleine Mengen Chlorophyll B, Carotinoide und Proteine. Ein Bereich namens Reaction Center wird vorgestellt, der Ort, an dem Lichtenergie verwendet wird.

Die anderen vorhandenen Pigmente werden als Antennenkomplexe bezeichnet. Sie haben die Funktion, das Licht auf das Reaktionszentrum zu erfassen und zu übergeben.

Es gibt zwei Arten von photosynthetischen Einheiten, die Photosystems genannt werden. Sie unterscheiden sich darin, dass ihre Reaktionszentren mit verschiedenen Proteinen assoziiert sind. Sie verursachen eine leichte Vertreibung in ihren Absorptionsspektren.

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In Photosystem I, Chlorophyll Zu mit dem Reaktionszentrum assoziiert hat einen Absorptionspeak von 700 nm (P₇₀₀). In Photosystem II tritt der Absorptionspeak bei 680 nm auf (p₆₈₀).

Photolyse

Während dieses Prozesses tritt die Bruch des Wassermoleküls auf. Nehmen Sie am Fotostem II teil. Ein Lichtphoton beeinflusst das Molekül p₆₈₀ und fährt ein Elektron in einem höheren Energieniveau.

Angeregte Elektronen werden von einem Uglyte -Molekül empfangen, bei dem es sich um einen Zwischenakzeptor handelt. Anschließend überqueren sie die Tilacoid -Membran, wo sie von einem Plastochinonmolekül akzeptiert werden. Elektronen werden endlich an p gegeben₇₀₀ von Photosystem i.

Die Elektronen, die vom p abgetreten wurden₆₈₀ Sie werden durch andere aus Wasser ersetzt. Ein Protein, das Mangan (Z -Protein) enthält, ist erforderlich, um das Wassermolekül zu brechen.

Wenn das H₂O gebrochen ist, werden zwei Protonen freigesetzt (h⁺) und Sauerstoff. Es ist erforderlich, dass zwei Wassermoleküle aufgeteilt werden, damit ein Molekül von O freigesetzt wird₂.

Photophosphorylierung

Es gibt zwei Arten von Photophosphorylierung gemäß der Elektronenströmungsrichtung.

Nicht -cyclische Photophosphorylierung

Im gleichen Intervention sowohl das Photosystem I als auch II eingreifen. Es wird nicht -cyclisch bezeichnet, weil der Elektronenfluss in gewissem Sinne ist.

Wenn die Anregung von Chlorophyllmolekülen auftritt, werden Elektronen durch eine Elektronentransportkette bewegt.

Es beginnt in Photosystem I, wenn ein Lichtphoton von einem P -Molekül absorbiert wird₇₀₀. Das angeregte Elektron wird auf einen primären Akzeptor (Fe-S) übertragen, der Eisen und Sulfid enthält.

Dann ein Ferredoxinmolekül passieren. Anschließend geht das Elektron zu einem Fördermolekül (Modeerscheinung). Dies gibt es einem NADP -Molekül⁺ Das reduziert es auf NADPH.

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Die von Photosystem II in der Photolyse zugewiesenen Elektronen ersetzen die von der P zugewiesenen₇₀₀. Dies erfolgt durch eine Transportkette, die durch Eisen, die Eisen enthalten (Cytochrome), gebildet wird. Zusätzlich greift Plastocyanine ein (Proteine, die Kupfer aufweisen).

Während dieses Prozesses treten sowohl NADPH- als auch ATP -Moleküle auf. Für die Bildung des ATP interveniert das ATPSinterase -Enzym.

Zyklische Photophosphorylierung

Es passiert nur in Photosystem i. Wenn das Reaktionszentrum Moleküle p₇₀₀ Sie sind begeistert, Elektronen werden von einem P -Molekül empfangen₄₃₀.

Anschließend werden Elektronen in die Transportkette zwischen den beiden Photosystemen eingebaut. Dabei werden ATP -Moleküle erzeugt. Im Gegensatz zur nicht -cyclischen Photophosphorylierung wird NADPH nicht produziert oder freigesetzt oder₂.

Am Ende des Elektronentransportprozesses kehren sie zum Photosystem -Reaktionszentrum I zurück. Daher wird zyklische Photophosphorylierung genannt.

Endprodukte

Am Ende der leuchtenden Phase wird Sauerstoff freigesetzt (oder₂) zur Umwelt als ein nach Photolyseprodukt. Dieser Sauerstoff geht in die Atmosphäre und wird beim Einatmen von aeroben Organismen verwendet.  

Ein weiteres Endprodukt der Lichtphase ist Nadph, ein Coenzym (Teil eines Nicht -Protein -Enzyms), das während des Calvin -Zyklus (dunkle Phase der Photosynthese) an der Fixierung des CO₂ teilnimmt (dunkle Phase der Photosynthese).

Das ATP ist ein Nukleotid, das verwendet wird, um die erforderliche Energie zu erhalten. Dies wird in der Synthese von Glukose verbraucht.

Verweise

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