Λεπτομερέστερα

Το φωτοχημικό στάδιο της φωτοσύνθεσης


Δείτε λεπτομερέστερα τη φωτοχημική φάση.

Καλείται επίσης η "σαφής φάση" της φωτοσύνθεσης, δεδομένου ότι η εμφάνισή της εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το φως. Επειδή αυτό είναι ένα βήμα που μετράει με τη συμμετοχή μορίων χλωροφύλλης, συμβαίνει μέσα στα τιλακοειδή, στα εσωτερικά πρόσωπα των μεμβρανών τους τα μόρια αυτής της φωτοσυνθετικής χρωστικής είναι "αγκυροβολημένα".

Σε αυτό το στάδιο, η χλωροφύλλη, όταν φωτίζεται, χάνει ηλεκτρόνια, που προκαλεί "κενά" στο μόριο. Η τύχη των χαμένων ηλεκτρονίων και η επανεμφάνιση αυτών των κενών μπορούν να ακολουθήσουν δύο ξεχωριστούς μηχανισμούς, που ονομάζονται κυκλική φωτοφωσφορυλίωση και ακυκλική φωτοφωσφορυλίωση.

Στο λεγόμενο Φωτοσυστήματος Ι, χλωροφύλλη α. Αυτό, όταν φωτίζεται, χάνει ένα ζευγάρι από διεγερμένα (πλούσια σε ενέργεια) ηλεκτρόνια. Στο μόριο της χλωροφύλλης, δημιουργείται ένα "κενό" ηλεκτρονίων. Το ζεύγος ηλεκτρονίων συλλέγεται από μια σειρά από κυτοχρώματα, ουσίες που δέχονται επιπλέον ηλεκτρόνια, καθιστώντας ασταθή και μεταφέροντας αυτά τα ηλεκτρόνια σε άλλα μόρια.
Καθώς διέρχονται από την αλυσίδα του κυτοχρώματος, τα ηλεκτρόνια χάνουν σταδιακά την ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται στη φωσφορυλίωση (παραγωγή ΑΤΡ μέσω της σύνδεσης μιας ακόμη φωσφορικής ομάδας με ένα μόριο ADP). Επειδή αυτή η φωσφορυλίωση καθίσταται δυνατή από την ενέργεια φωτός που συλλαμβάνεται από τα ηλεκτρόνια χλωροφύλλης, ονομάζεται φωτοφωσφορυλίωση.

Αφού περάσουν από την αλυσίδα του κυτοχρώματος, τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στο μόριο της χλωροφύλλης, καταλαμβάνοντας το κενό που είχαν αφήσει. Καθώς τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στη χλωροφύλλη, η διαδικασία είναι κυκλική.

Ο μηχανισμός αυτός χρησιμοποιεί δύο συστήματα φωτοσύνθεσης: το σύστημα φωτοβολταϊκών και το φωτοσύστημα II. Στο φωτοσύστημα Ι, κυριαρχεί η χλωροφύλλη τοενώ το φωτοσύστημα II υπερισχύει της χλωροφύλλης β.
Χλωροφύλλη το, που φωτίζεται, χάνει ένα ζευγάρι ενεργοποιημένων ηλεκτρονίων, που συλλέγονται από έναν ειδικό αποδέκτη, το ferridoxine. Την ίδια στιγμή, χλωροφύλλη β, διεγερμένο από το φως, χάνει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων που, μετά τη διέλευση μιας αλυσίδας κυτοχρώματος, καταλαμβάνουν το κενό που απομένει στο μόριο της χλωροφύλλης α. Κατά τη διέλευση αυτών των ηλεκτρονίων μέσω της αλυσίδας του κυτοχρώματος, υπάρχει παραγωγή απελευθέρωσης ενέργειας και παραγωγή ΑΤΡ (φωσφορυλιώσεως). Όπως και το "κενό ηλεκτρονίων" της χλωροφύλλης το δεν γεμίζεται από τα ίδια ηλεκτρόνια που εξέρχονται από αυτό το μόριο, ο μηχανισμός καλείται ακυκλική φωτοφωσφορυλίωση.

Μέσα στους χλωροπλάστες, το νερό αποσυντίθεται με την παρουσία φωτός. Αυτή η αντίδραση είναι η φωτόλυση του νερού. (ή αντίδραση του Hill).

Από τα προϊόντα φωτόλυσης νερού, τα ηλεκτρόνια θα καταλαμβάνουν τα "κενά" που αφήνονται από την απώλεια των ηλεκτρονίων της χλωροφύλλης. β. Η + πρωτόνια, μαζί με ηλεκτρόνια που χάνονται από χλωροφύλλη α, θα μετασχηματίσει NADP (δινουκλεοτίδιο φωσφορικής νικοτιναμιδικής αδενίνης) σε NADPH. Ταυτόχρονα, απελευθερώνεται οξυγόνο. Αυτή είναι μια σημαντική πτυχή της φωτοσύνθεσης: Όλο το οξυγόνο που παράγεται στη διαδικασία προέρχεται από τη φωτόλυση του νερού.

Τα φωτοσυνθετικά όντα χρησιμοποιούν νερό ως πηγή ατόμων υδρογόνου για να μειώσουν το NADP. Αυτά τα άτομα υδρογόνου χρησιμοποιούνται αργότερα για τη μείωση του CO2 ακόμη και υδατάνθρακες. Η γενική εξίσωση διεργασίας έχει ως εξής:

Η αξία όχι γενικά αντιστοιχεί σε έξι, πράγμα που οδηγεί σε σχηματισμό γλυκόζης (C6H12Το6). Ωστόσο, δεδομένου ότι όλο το απελευθερωμένο οξυγόνο προέρχεται από το νερό, η εξίσωση πρέπει να διορθωθεί σε:

Έτσι, μπορεί κανείς να εξηγήσει την προέλευση μιας ποσότητας 2n των ατόμων οξυγόνου από μια ποσότητα 2n μόρια νερού (Η2Ο).