Fasa bercahaya keperluan fotosintesis, mekanisme dan produk



The fasa bercahaya daripada fotosintesis Ia adalah sebahagian daripada proses fotosintesis yang memerlukan kehadiran cahaya. Oleh itu, cahaya memulakan tindak balas yang mengakibatkan transformasi sebahagian daripada tenaga cahaya menjadi tenaga kimia.

Reaksi biokimia berlaku di thylakoids chloroplast, di mana pigmen fotosintesis didapati yang teruja oleh cahaya. Ini adalah klorofil a, klorofil b dan karotenoid.

Agar tindak balas yang bergantung kepada cahaya berlaku, beberapa unsur diperlukan. Sumber cahaya diperlukan dalam spektrum yang kelihatan. Begitu juga kehadiran air diperlukan.

Fasa fotosintesis bercahaya adalah sebagai produk akhir pembentukan ATP (adenosine triphosphate) dan NADPH (nikotinamide dinucleotide fosfat dan adenine). Molekul-molekul ini digunakan sebagai sumber tenaga untuk penekanan CO2 dalam fasa gelap. Juga, semasa fasa ini O dilepaskan2, produk pecahan molekul H2O.

Indeks

  • 1 Keperluan
    • 1.1 Lampu
    • 1.2 Pigmen
  • 2 Mekanisme
    • 2.1 -Photosystems
    • 2.2 -Fololisis
    • 2.3 -Fotofosphorylation
  • 3 Produk akhir
  • 4 Rujukan

Keperluan

Untuk tindak balas cahaya yang bergantung kepada fotosintesis, adalah perlu untuk memahami sifat cahaya. Begitu juga, perlu diketahui struktur pigmen yang terlibat.

Cahaya

Cahaya mempunyai sifat gelombang dan zarah. Tenaga mencapai Bumi dari matahari dalam bentuk gelombang panjang yang berbeza, yang dikenali sebagai spektrum elektromagnetik.

Kira-kira 40% cahaya yang sampai ke planet ini kelihatan cahaya. Ini adalah pada panjang gelombang antara 380-760 nm. Termasuk semua warna pelangi, masing-masing dengan panjang gelombang ciri.

Panjang gelombang yang paling cekap untuk fotosintesis adalah dari ungu kepada biru (380-470 nm) dan merah-oren kepada merah (650-780 nm).

Cahaya juga mempunyai sifat-sifat zarah. Zarah-zarah ini dipanggil foton dan dikaitkan dengan panjang gelombang tertentu. Tenaga setiap foton adalah berkadar songsang dengan panjang gelombangnya. Lebih pendek panjang gelombang, semakin banyak tenaga.

Apabila molekul menyerap foton tenaga cahaya, salah satu daripada elektronnya adalah bertenaga. Elektron boleh meninggalkan atom dan diterima oleh molekul penerima. Proses ini berlaku dalam fasa cahaya fotosintesis.

Pigmen

Dalam membran thylakoid (struktur chloroplast) terdapat beberapa pigmen dengan keupayaan untuk menyerap cahaya yang kelihatan. Pigmen yang berbeza menyerap panjang gelombang yang berbeza. Pigmen ini adalah klorofil, karotenoid dan phycobilins.

Karotenoid memberikan warna kuning dan oren yang ada di dalam tumbuhan. Phycobilins terdapat dalam cyanobacteria dan alga merah.

Chlorophyll dianggap pigmen fotosintesis utama. Molekul ini mempunyai ekor hidrokarbon hidrofobik yang panjang, yang menjadikannya terikat pada membran thylakoid. Di samping itu, ia mempunyai cincin porphyrin yang mengandungi atom magnesium. Dalam gelang ini, tenaga cahaya diserap.

Terdapat pelbagai jenis klorofil. Chlorophyll a ia adalah pigmen yang campur tangan secara lebih langsung dalam tindak balas cahaya. Chlorophyll b menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeza dan memindahkan tenaga ini kepada klorofil a.

Dalam kloroplas adalah kira-kira tiga kali lebih klorofil a apa klorofil b.

Mekanisme

-Photosystems

Molekul klorofil dan pigmen lain diatur dalam thylakoid dalam unit fotosintesis.

Setiap unit fotosintesis terdiri daripada 200-300 molekul klorofil a, jumlah klorofil yang kecil b, karotenoid dan protein. Ia membentangkan kawasan yang dipanggil pusat tindak balas, iaitu tapak yang menggunakan tenaga cahaya.

Pigmen-pigmen yang lain dipanggil kompleks antena. Mereka mempunyai fungsi menangkap dan menyalakan cahaya ke pusat tindak balas.

Terdapat dua jenis unit fotosintesis, dipanggil photosystem. Mereka berbeza di mana pusat reaksi mereka dikaitkan dengan protein yang berlainan. Mereka menyebabkan sedikit perubahan dalam spektrum penyerapan mereka.

Dalam fotosistem I, klorofil a yang berkaitan dengan pusat reaksi mempunyai puncak penyerapan 700 nm (P.700). Dalam fotosistem II, puncak penyerapan berlaku pada 680 nm (P.680).

-Fotolisis

Semasa proses ini pecah molekul air berlaku. Mengambil bahagian dalam photosystem II. Foton cahaya menyentuh molekul P680 dan memacu elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi.

Elektron teruja diterima oleh molekul pheophytin, yang merupakan penerima perantaraan. Selanjutnya, mereka melepasi membran thylakoid di mana mereka diterima oleh molekul plastoquinone. Elektron akhirnya dipindahkan ke P700 daripada sistem fotografi I.

Elektron yang dipindahkan oleh P680 mereka digantikan oleh orang lain dari air. A protein yang mengandungi mangan (protein Z) diperlukan untuk memecahkan molekul air.

Apabila H pecah2Atau, dua proton dilepaskan (H+) dan oksigen. Ia memerlukan dua molekul air dipecahkan untuk melepaskan molekul O2.

-Photophosphorylation

Terdapat dua jenis photophosphorylation, mengikut arah aliran elektron.

Photophosphorylation bukan kitaran

Kedua-dua sistem fotografi I dan II terlibat di dalamnya. Ia dipanggil bukan kitaran kerana aliran elektron masuk ke satu arah.

Apabila pengujaan molekul klorofil berlaku, elektron akan bergerak melalui rantai pengangkutan elektron.

Ia bermula di photosystem I apabila foton cahaya diserap oleh molekul P700. Elektron yang teruja dipindahkan ke penerima utama (Fe-S) yang mengandungi besi dan sulfur.

Kemudian ia berpindah ke molekul ferredoksin. Seterusnya, elektron masuk ke molekul transporter (FAD). Ini menghasilkannya kepada molekul NADP+ yang mengurangkannya kepada NADPH.

Elektron yang dihasilkan oleh fotosistem II dalam fotolisis akan menggantikan yang dipindahkan oleh P700. Ini berlaku melalui rantaian pengangkutan yang dibentuk oleh pigmen yang mengandungi besi (cytochromes). Di samping itu, plastosianin (protein yang mempunyai tembaga) terlibat.

Semasa proses ini, kedua-dua molekul NADPH dan ATP dihasilkan. Enzim ATPsintetase terlibat dalam pembentukan ATP.

Fosforilasi kitaran

Ia hanya berlaku dalam sistem fotografi I. Apabila molekul pusat reaksi P700 teruja, elektron diterima oleh molekul P430.

Seterusnya, elektron dimasukkan ke rantaian pengangkutan antara kedua-dua sistem fotografi. Dalam proses ini, molekul ATP dihasilkan. Tidak seperti photophosphorylation bukan siklik, NADPH tidak dihasilkan atau dikeluarkan.2.

Pada akhir proses pengangkutan elektron, mereka kembali ke pusat reaksi fotosistem I. Oleh itu, ia dipanggil photophosphorylation kitaran..

Produk akhir

Pada akhir fasa cahaya, O dilepaskan2 kepada persekitaran sebagai produk sampingan fotolisis. Oksigen ini dibebaskan ke atmosfera dan digunakan dalam pernafasan organisma aerobik.  

Satu lagi produk akhir fasa cahaya ialah NADPH, koenzim (sebahagian daripada enzim bukan protein) yang akan mengambil bahagian dalam penetapan CO2 semasa kitaran Calvin (fasa gelap fotosintesis).

ATP adalah nukleotida yang digunakan untuk mendapatkan tenaga yang diperlukan dalam proses metabolik makhluk hidup. Ini dimakan dalam sintesis glukosa.

Rujukan

  1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi dan J Minagaza (2016) Seorang photoreceptor cahaya-biru mengantara peraturan tindak balas fotosintesis. Alam 537: 563-566.
  2. Salisbury F dan Ross C (1994) Physiology Plant. Kumpulan Editorial Iberoamerica. Mexico, DF. 759 ms.
  3. Solomon E, L Berg dan D Martín (1999) Biologi. Edisi kelima. MGRaw-Hill Interamericana Editors. Mexico City 1237 ms.
  4. Stearn K (1997) Biologi tumbuhan pengenalan. WC Brown Publishers. Amerika Syarikat 570 ms.
  5. Photosynthetic Yamori W, T Shikanai dan A Makino (2015) I aliran elektron kitaran melalui kloroplast NADH dehidrogenase kompleks seperti melakukan peranan fisiologi untuk fotosintesis pada cahaya rendah. Laporan Saintifik Alam 5: 1-12.