השלב המאיר של הדרישות פוטוסינתזה, מנגנון ומוצרים

ה שלב זוהר של פוטוסינתזה זהו חלק של תהליך פוטוסינתטי הדורש נוכחות של אור. לפיכך, האור יוזם תגובות המביאות לשינוי של חלק מאנרגיית האור לאנרגיה כימית.

תגובות ביוכימיות להתרחש thylakoids chloroplast, שם פיגמנטים פוטוסינתטיים נמצאים כי הם נרגשים על ידי אור. אלה כלורופיל א, כלורופיל .ב ואת קרוטנואידים.

על מנת שיתרחשו תגובות תלויי אור, נדרשים מספר גורמים. מקור האור נחוץ בתוך הספקטרום הנראה. כמו כן, יש צורך בנוכחות מים.

השלב המאיר של הפוטוסינתזה יש כמוצר הסופי את היווצרות של ATP (אדנוזין טריפוספט) ו NADPH (ניקוטין דינאקוטיד nincotinide ו אדנין). מולקולות אלה משמשות כמקור אנרגיה לקיבוע CO₂ בשלב האפל. כמו כן, במהלך שלב זה הוא שוחרר₂, תוצר של התמוטטות המולקולה H₂הו.

אינדקס

• 1 דרישות
  • 1.1 האור
  • 1.2 הפיגמנטים
• מנגנון
  • 2.1 -פוטו-סיסטמס
  • 2.2 - פולוליזה
  • 2.3 - פוטופוספורציה
• 3 מוצרים סופיים
• 4 הפניות

דרישות

לקבלת תגובות תלויות אור להתרחש פוטוסינתזה, יש צורך להבין את המאפיינים של האור. כמו כן, יש צורך לדעת את המבנה של הפיגמנטים המעורבים.

האור

אור יש גם תכונות הגל ואת החלקיקים. האנרגיה מגיעה לכדור הארץ מהשמש בצורת גלים של אורכים שונים, הידועה בשם הספקטרום האלקטרומגנטי.

כ -40% מהאור שמגיע לכדור הארץ הוא אור גלוי. זה באורך גל בין 380-760 ננומטר. כולל את כל הצבעים של הקשת, כל אחד מהם עם אורך גל אופייני.

אורכי הגל היעילים ביותר עבור פוטוסינתזה הם אלה של סגול לכחול (380-470 ננומטר) ו אדום כתום לאדום (650-780 ננומטר).

אור יש גם תכונות החלקיקים. חלקיקים אלה נקראים פוטונים ומקושרים עם אורך גל מסוים. האנרגיה של כל פוטון היא יחסית ביחס גל שלה. ככל שהאורך קצר יותר, כך האנרגיה רבה יותר.

כאשר מולקולה קולטת פוטון של אנרגיה קלה, אחד האלקטרונים שלה הוא energized. האלקטרון יכול לעזוב את האטום ולקבל על ידי מולקולה acceptor. תהליך זה מתרחש בשלב האור של הפוטוסינתזה.

הפיגמנטים

בקרום thylakoid (מבנה chloroplast) יש כמה פיגמנטים עם היכולת לספוג אור גלוי. פיגמנטים שונים לספוג אורכי גל שונים. פיגמנטים אלה הם כלורופיל, קרוטנואידים ו phycobilins.

קרוטנואידים לתת את הצבעים צהוב וכתום נוכח הצמחים. הפיקובילינים נמצאים בקיאנובקטריה ואצות אדומות.

כלורופיל נחשב פיגמנט פוטוסינתטי הראשי. מולקולה זו יש זנב הידרופובי ארוך הידרופובי, אשר שומר אותו קשור לממברנה thylakoid. בנוסף, יש לה טבעת פורפירין המכילה אטום מגנזיום. בטבעת זו האנרגיה הקלה נספגת.

ישנם סוגים שונים של כלורופיל. כלורופיל א זה הפיגמנט שמתערב בצורה ישירה יותר בתגובות אור. כלורופיל .ב סופג אור באורך גל אחר ומעביר אנרגיה זו לכלורופיל א.

ב chloroplast הוא כ שלוש פעמים יותר chlorophyll א מה כלורופיל .ב.

מנגנון

-תמונות

מולקולות כלורופיל ופיגמנטים אחרים מאורגנים בתוך thylakoid ביחידות פוטוסינתטיות.

כל יחידת פוטוסינתטית מורכבת מ 200-300 מולקולות כלורופיל א, כמויות קטנות של כלורופיל .ב, קרוטנואידים וחלבונים. הוא מציג אזור הנקרא מרכז התגובה, שהוא האתר המשתמש באנרגיה קלה.

שאר פיגמנטים הנוכחי נקראים קומפלקסים אנטנה. יש להם את הפונקציה של לכידת אור עובר למרכז התגובה.

ישנם שני סוגים של יחידות פוטוסינתטיות, הנקראות מערכות תמונה. הם שונים כי מרכזי התגובה שלהם קשורות חלבונים שונים. הם גורמים לשינוי קל בספקטרום הקליטה שלהם.

בתצלומים I, כלורופיל א המשויך למרכז התגובה יש שיא קליטה של ​​700 ננומטר (P₇₀₀). ב photosystem II, שיא הקליטה מתרחשת ב 680 ננומטר (P₆₈₀).

-פוטוליזה

בתהליך זה מתרחשת הקרע של מולקולת המים. השתתף ב- photosystem II. פוטון אור פוגע במולקולה P₆₈₀ ומניע אלקטרון לרמה גבוהה יותר של אנרגיה.

אלקטרונים נרגשים מתקבלים על ידי מולקולה pheophytin, שהוא acceptor ביניים. לאחר מכן, הם לחצות את קרום thylakoid שבו הם מתקבלים על ידי מולקולת plastoquinone. האלקטרונים מועברים לבסוף ל- P₇₀₀ של מערכת התמונות.

האלקטרונים שהועברו על ידי P₆₈₀ הם מוחלפים על ידי אחרים מן המים. חלבון המכיל מנגן (חלבון Z) נדרש לשבור את מולקולת המים.

כאשר H מעברי₂או, שני פרוטונים משוחררים (H⁺) וחמצן. זה דורש שני מולקולות מים להינשא כדי לשחרר מולקולה O₂.

-פוטופוספורציה

ישנם שני סוגים של photophosphorylation, על פי הכיוון של זרימת אלקטרונים.

פוטופוספורציה לא מחזורית

שניהם photosystem I ו- II מעורבים בו. זה נקרא לא מחזורי כי זרימת האלקטרונים הולך לכיוון אחד.

כאשר ההתרגשות של מולקולות הכלורופיל מתרחשת, האלקטרונים יעברו דרך שרשרת התחבורה האלקטרונית.

זה מתחיל ב photosystem הראשון כאשר פוטון האור נספג על ידי מולקולה P₇₀₀. אלקטרון נרגש מועבר העיקרי acceptor (Fe-S) המכיל ברזל וגופרית.

ואז הוא עובר למולקולה של פרדוקסין. לאחר מכן, האלקטרון הולך מולקולה טרנספורטר (FAD). זה מניב אותו מולקולה של NADP⁺ אשר מפחית את זה NADPH.

האלקטרונים שייווצרו על ידי פוטוסיסטם II פוטוליזה יחליפו את אלה שהועברו על ידי P₇₀₀. זה קורה באמצעות שרשרת התחבורה נוצר על ידי פיגמנטים המכילים ברזל (cytochromes). בנוסף, פלסטוציאנינים (חלבונים בעלי נחושת) מעורבים.

במהלך תהליך זה, הן NADPH ו ATP מולקולות מיוצרים. אנזים ATPsintetase מעורב בהיווצרות של ATP.

מחזורית זרחון

זה מתרחש רק את photosystem I. כאשר מולקולות של מרכז התגובה P₇₀₀ נרגשים, האלקטרונים מתקבלים על ידי מולקולה P₄₃₀.

לאחר מכן, האלקטרונים משולבים בשרשרת ההובלה בין שתי מערכות התמונות. בתהליך, מולקולות ATP מיוצרים. שלא כמו photophosphorylation לא מחזורי, לא NADPH מיוצר ולא שוחרר.₂.

בסוף תהליך התחבורה האלקטרון, הם חוזרים למרכז התגובה של photosystem I. לכן, זה נקרא photophosphorylation מחזורית..

מוצרים סופיים

בסוף השלב האור, O משוחרר₂ לסביבה כתוצר לוואי של פוטוליזה. חמצן זה משוחרר לתוך האטמוספירה והוא משמש לנשימה של אורגניזמים אירוביים.  

מוצר סופי נוסף של השלב האור הוא NADPH, קואנזים (חלק אנזים שאינו חלבון), כי ישתתפו קיבעון של CO₂ במהלך מחזור קלווין (שלב כהה של פוטוסינתזה).

ATP הוא נוקליאוטיד המשמש להשגת האנרגיה הדרושה בתהליכים המטבוליים של יצורים חיים. זה נצרך סינתזה של גלוקוז.

הפניות

1. פטרוטס ד. ר. טוקוצו, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi ו- J Minagaza (2016) אור photoreceptor אור כחול מתווכת משוב משוב של פוטוסינתזה. טבע 537: 563-566.
2. סולסברי F ו רוס C (1994) פיזיולוגיה הצמח. Iberoamerica קבוצת עריכה. מקסיקו, DF. 759 עמ '.
3. סולומון E, L ברג D מרטין (1999) ביולוגיה. מהדורה חמישית. MGraw-Hill Interamericana העורכים. מכסיקו סיטי 1237 עמ '.
4. Stearn K (1997) ביולוגיה צמחית מבוא. WC בראון מוציאים לאור. ארה"ב 570 עמ '.
5. ימורי W, T Shikanai ו Makino (2015) מערכת תמונות אני זרימת אלקטרונים מחזורית באמצעות chloroplast NADH dehydrogenase דמוי קומפלקס מבצע תפקיד פיזיולוגי עבור פוטוסינתזה באור נמוך. טבע דוח מדעי 5: 1-12.