Διαφορά μεταξύ φωτός και σκότους αντίδρασης

Μεγάλη διαφορά – Αντίδραση Φωτός εναντίον Σκοτεινού

Η αντίδραση στο φως και η αντίδραση στο σκοτάδι είναι οι δύο τύποι διαδοχικών διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη φωτοσύνθεση των φυτών. Η αντίδραση φωτός λαμβάνει χώρα στη θυλακοειδή μεμβράνη του χλωροπλάστη ενώ η σκοτεινή αντίδραση εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη. Η φωτεινή ενέργεια από το ηλιακό φως παγιδεύεται από τις χλωροφύλλες κατά τη διάρκεια της φωτοαντίδρασης της φωτοσύνθεσης. Η σκοτεινή αντίδραση καταλύεται από διάφορα ένζυμα. Η κύρια διαφορά μεταξύ της αντίδρασης φωτός και σκότους είναι ότι η αντίδραση φωτός είναι το πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης, το οποίο παγιδεύει την ενέργεια του φωτός για να παράγει ATP και NADPH, ενώ η αντίδραση σκοταδιού είναι το δεύτερο στάδιο της φωτοσύνθεσης, το οποίο παράγει γλυκόζη χρησιμοποιώντας την ενεργειακή μορφή ATP και NADPH που παράγεται από την αντίδραση φωτός.

 Αυτό το άρθρο εξετάζει,

1. Τι είναι η Αντίδραση φωτός
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
2. Τι είναι το Dark Reaction
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Light και Dark Reaction

Τι είναι η Αντίδραση φωτός

Η αντίδραση στο φως είναι το πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης, το οποίο παράγει ATP και NADPH παγιδεύοντας την ενέργεια του ηλιακού φωτός από χρωστικές ουσίες που ονομάζονται χλωροφύλλη. Αντίδραση φωτός εμφανίζεται στη θυλακοειδή μεμβράνη των χλωροπλαστών. Δεδομένου ότι η αντίδραση του φωτός εξαρτάται από το ηλιακό φως, συμβαίνει μόνο παρουσία ηλιακού φωτός. Η χλωροφύλλη Α και Β είναι οι κύριοι τύποι χλωροφύλλων που εμπλέκονται στην αντίδραση φωτός. Η χλωροφύλλη Α είναι η κύρια φωτεινή ενέργεια που παγιδεύει χρωστική και η χλωροφύλλη Β είναι η βοηθητική χρωστική ουσία, η οποία παγιδεύει το φως και περνά στη χλωροφύλλη Α. Η ενέργεια που παγιδεύεται από τη χλωροφύλλη Α περνά στο φωτοσύστημα II (PS II) και στο φωτοσύστημα I (PSI) με τη μορφή ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας. Το PS II που εξέρχεται παίρνει ηλεκτρόνια διασπώντας τα μόρια του νερού σε μοριακό οξυγόνο, δημιουργώντας ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας, τα οποία μεταφέρονται μέσω μιας σειράς φορέων ηλεκτρονίων στο PS I. Η διάσπαση του νερού στο PS II ονομάζεται φωτόλυση. PS I παράγει επίσης ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας από την ενέργεια του ηλιακού φωτός. Αυτά τα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται στο σχηματισμό του NADPH από το ένζυμο, NADP αναγωγάση. Η συνθάση ATP χρησιμοποιεί ιόντα Η, τα οποία παράγονται με φωτόλυση προκειμένου να παραχθεί ATP. Η αντίδραση φωτός φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Αντίδραση φωτός

Τι είναι η Dark Reaction

Η σκοτεινή αντίδραση είναι το δεύτερο στάδιο της φωτοσύνθεσης, το οποίο παράγει γλυκόζη από την ενέργεια του ATP και του NADPH που παράγεται στην αντίδραση φωτός. Εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη. Η σκοτεινή αντίδραση λαμβάνει χώρα σε δύο μηχανισμούς αντίδρασης:τον κύκλο C3 και τον κύκλο C4. Ο κύκλος C3 ονομάζεται κύκλος Calvin ενώ ο κύκλος C4 ονομάζεται κύκλος Hatch-Stack. Ο κύκλος του Calvin συμβαίνει σε τρία στάδια. Κατά το πρώτο στάδιο, το διοξείδιο του άνθρακα στερεώνεται σε 1,5-διφωσφορική ριβουλόζη, σχηματίζοντας μια ασταθή ένωση έξι άνθρακα, η οποία στη συνέχεια υδρολύεται σε ένωση τριών άνθρακα, 3-φωσφογλυκερικό. Το ένζυμο που εμπλέκεται στη διαδικασία είναι το rubisco. Λόγω της καταβολικής ατέλειας του ρουμπίσκο, η φωτοαναπνοή συμβαίνει παρουσία χαμηλών συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα. Κατά τη διάρκεια του δεύτερου σταδίου, μερικά από τα 3-φωσφογλυκερικά μειώνονται προκειμένου να παραχθούν φωσφορικές εξόζη. Τα υπόλοιπα 3-φωσφογλυκερικά χρησιμοποιούνται για την ανακύκλωση της 1,5-φωσφορικής ριβουλόζης.

Κατά τη διάρκεια του κύκλου C4, παρατηρείται διπλή στερέωση του διοξειδίου του άνθρακα, αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα της φωτοσύνθεσης. Πριν εισέλθει στον κύκλο του Calvin, το διοξείδιο του άνθρακα στερεώνεται σε πυροσταφυλική φωσφαινόλη, σχηματίζοντας μια ένωση τεσσάρων ατόμων άνθρακα, το οξαλοξικό. Το οξαλοξικό μετατρέπεται σε μηλικό και μεταφέρεται σε κύτταρα δέσμης περιβλήματος προκειμένου να εισέλθει στον κύκλο του Calvin αφαιρώντας το διοξείδιο του άνθρακα. Ο κύκλος Calvin φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Κύκλος Calvin

Διαφορά μεταξύ της αντίδρασης φωτός και σκότους

Εμφανίζεται το

Ελαφριά αντίδραση: Η αντίδραση φωτός εμφανίζεται στη θυλακοειδή μεμβράνη του χλωροπλάστη.

Σκοτεινή αντίδραση: Η σκοτεινή αντίδραση εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη.

Φως

Ελαφριά αντίδραση: Η αντίδραση στο φως εξαρτάται από το ηλιακό φως.

Σκοτεινή αντίδραση: Η αντίδραση στο σκοτάδι είναι ανεξάρτητη από το ηλιακό φως.

Χρωστικές ουσίες

Ελαφριά αντίδραση: Οι χλωροφύλλες είναι οι χρωστικές που εμπλέκονται στην αντίδραση φωτός.

Σκοτεινή αντίδραση: Δεν εμπλέκονται χρωστικές ουσίες στη σκοτεινή αντίδραση.

Φωτόλυση

Ελαφριά αντίδραση: Η φωτόλυση λαμβάνει χώρα στο PS II κατά τη διάρκεια της αντίδρασης φωτός.

Σκοτεινή αντίδραση: Δεν λαμβάνει χώρα φωτόλυση κατά τη διάρκεια της σκοτεινής αντίδρασης.

Οξυγόνο/διοξείδιο του άνθρακα

Ελαφριά αντίδραση: Το οξυγόνο απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης φωτός.

Σκοτεινή αντίδραση: Το διοξείδιο του άνθρακα σταθεροποιείται κατά τη διάρκεια της σκοτεινής αντίδρασης.

Αποτελέσματα

Ελαφριά αντίδραση: Το ATP και το NADPH παράγονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης φωτός.

Σκοτεινή αντίδραση: Η γλυκόζη παράγεται χρησιμοποιώντας την ενέργεια από το ATP και το NADPH, που παράγεται στην αντίδραση φωτός.

Συμπέρασμα

Η αντίδραση στο φως και η αντίδραση στο σκοτάδι είναι τα δύο στάδια των αντιδράσεων που εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση. Αντίδραση φωτός εμφανίζεται στη θυλακοειδή μεμβράνη των χλωροπλαστών. Η ενέργεια του ηλιακού φωτός παγιδεύεται από τις χλωροφύλλες και η παγιδευμένη ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ATP και NADPH. Αυτά τα ATP και NADPH χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γλυκόζης στη σκοτεινή αντίδραση. Η σκοτεινή αντίδραση εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη με τη συμμετοχή ενζύμων. Συμβαίνει με δύο τρόπους, τον κύκλο C3 και τον κύκλο C4. Ο κύκλος C4 είναι πιο αποτελεσματικός από τον κύκλο C3. Η κύρια διαφορά μεταξύ της αντίδρασης φωτός και σκότους είναι η συμβολή τους στη φωτοσύνθεση.

Αναφορά:
1. Berg, Jeremy M. "The Light Reactions of Photosynthesis." Biochemistry. 5η έκδοση. U.S. National Library of Medicine, 01 Ιανουαρίου 1970. Web. 17 Απρ. 2017.
2. Berg, Jeremy M. «The Calvin Cycle Synthesizes Hexoses from Carbon Dioxide and Water». Βιοχημεία. 5η έκδοση. U.S. National Library of Medicine, 01 Ιανουαρίου 1970. Web. 16 Απρ. 2017.
3. Lodish, Harvey. «Μεταβολισμός CO2 κατά τη φωτοσύνθεση». Μοριακή Κυτταρική Βιολογία.