Γιατί οι φορείς ηλεκτρονίων είναι σημαντικοί στη φωτοσύνθεση;
1. Καταγραφή και μεταφορά φωτός ενέργεια :
Η φωτοσύνθεση αρχίζει με την απορρόφηση της φωτεινής ενέργειας από μόρια χλωροφύλλης στους χλωροπλάστες των φυτικών κυττάρων. Αυτά τα μόρια χλωροφύλλης αποτελούν μέρος εξειδικευμένων συμπλοκών πρωτεϊνών που ονομάζονται φωτοσυστήματα. Όταν το φως χτυπά τη χλωροφύλλη, διεγείρει τα ηλεκτρόνια μέσα στο μόριο που τους προκαλεί να μετακινηθούν σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας.
2. Ηλεκτρονική αλυσίδα μεταφοράς :
- Μόλις ενθουσιασμένοι, τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας μεταφέρονται σε μια σειρά από φορείς ηλεκτρονίων. Αυτοί οι φορείς είναι διατεταγμένοι σε μια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία είναι παρόμοια με την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων που βρίσκεται στην κυτταρική αναπνοή.
- Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων αποτελείται από διάφορες πρωτεΐνες, όπως το σύμπλοκο B6F του κυτοχρώματος, η πλαστοκυανίνη και η φερρεοξίνη. Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα από την αλυσίδα, απελευθερώνουν ενέργεια που χρησιμοποιείται για να παράγει μια κλίση πρωτονίων κατά μήκος της μεμβράνης θυλακοειδούς σε χλωροπλάστες.
3. Δημιουργία βαθμίδωσης πρωτονίων :
- Καθώς τα ηλεκτρόνια διέρχονται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, τα πρωτόνια αντλούνται από το στρώμα (εσωτερικός χώρος χλωροπλαστών) στον αυλό του θυλακοειδούς (εσωτερικό των θυλακοειδών μεμβρανών).
- Αυτό δημιουργεί μια κλίση πρωτονίων με υψηλότερη συγκέντρωση πρωτονίων στον αυλό του θυλακοειδούς σε σύγκριση με το στρώμα. Η κλίση της Proton αποθηκεύει πιθανή ενέργεια που αργότερα θα χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση ATP.
4. Σύνθεση ATP :
- Η κλίση πρωτονίων που παράγεται από τις εξουσίες μεταφοράς ηλεκτρονίων Η σύνθεση του ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), το καθολικό ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων.
- Καθώς τα πρωτόνια επιστρέφουν από τον θυλακοειδές αυλό στο στρώμα μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ, ένα ένζυμο ενσωματωμένο στην μεμβράνη θυλακοειδούς, η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ΑϋΡ (διφωσφορική αδενοσίνη) σε ΑΤΡ. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως φωτοφωσφορυλίωση.
5. Μείωση του NADP+ :
- Τα ηλεκτρόνια που διέρχονται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων χρησιμοποιούνται τελικά για να μειώσουν το NADP+ (φωσφορικό δινουκλεοτιδίων αδενίνης νικοτιναμίδης) σε NADPH.
- Το NADPH, μαζί με το ΑΤΡ, χρησιμεύει ως πηγή αναγωγικής ισχύος και ενέργειας στις επακόλουθες αντιδράσεις του κύκλου Calvin (ανεξάρτητες από το φως αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης) όπου το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε γλυκόζη και άλλα οργανικά μόρια.
Συνοπτικά, οι φορείς ηλεκτρονίων είναι κρίσιμοι στη φωτοσύνθεση επειδή διευκολύνουν τη σύλληψη της φωτεινής ενέργειας, τη δημιουργία μιας κλίσης πρωτονίων, τη σύνθεση του ΑΤΡ και τη μείωση του NADP+. Χωρίς αυτούς τους φορείς ηλεκτρονίων και την ικανότητά τους να μεταφέρουν ηλεκτρόνια, η μετατροπή της φωτεινής ενέργειας στη χημική ενέργεια στη φωτοσύνθεση δεν θα ήταν δυνατή.
