Πώς παράγεται το οξυγόνο από μια αντίδραση φωτός;
1. Λειτουργία ενέργειας φωτός:
* χλωροφύλλη: Η κύρια χρωστική ουσία στη φωτοσύνθεση, απορροφά την φωτεινή ενέργεια, κυρίως στα κόκκινα και μπλε μήκη κύματος.
* Φωτογραφικά: Η χλωροφύλλη οργανώνεται σε πολύπλοκες δομές που ονομάζονται φωτοσυστήματα (φωτοσυστήματος I και φωτοσυστήματος II). Αυτά τα συστήματα είναι ενσωματωμένα μέσα στις θυλακοειδείς μεμβράνες χλωροπλαστών.
2. Διαχωρισμός νερού:
* PhotoSSTEM II: Όταν η φωτεινή ενέργεια απορροφάται από το φωτοσυστήματος II, τα ηλεκτρόνια εντός των μορίων χλωροφύλλης ενεργοποιούνται.
* οξείδωση νερού: Αυτή η ενεργοποιημένη κατάσταση αναγκάζει το φωτοσυστήματος II να τραβήξει ηλεκτρόνια από μόρια νερού. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτόλυση.
* απελευθέρωση οξυγόνου: Η διάσπαση του νερού απελευθερώνει οξυγόνο ως υποπροϊόν:
2h₂o → 4h⁺ + 4e⁻ + o₂
3. Μεταφορά ηλεκτρονίων:
* ροή ηλεκτρονίων: Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από το νερό περνούν κατά μήκος μιας αλυσίδας μεταφορέων ηλεκτρονίων μέσα στην μεμβράνη θυλακοειδούς.
* απελευθέρωση ενέργειας: Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τα κάτω αυτή την αλυσίδα, απελευθερώνουν ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για την αντλία πρωτονίων (H⁺) από το στρώμα (το διάστημα έξω από το θυλακοειδές) στον αυλό του θυλακοειδούς.
4. Παραγωγή ATP:
* βαθμίδα πρωτονίων: Η άντληση πρωτονίων δημιουργεί κλίση συγκέντρωσης κατά μήκος της θυλακοειδούς μεμβράνης, με υψηλότερη συγκέντρωση πρωτονίων μέσα στον αυλό.
* συνθετάση ATP: Αυτή η κλίση οδηγεί την κίνηση των πρωτονίων πίσω από τη μεμβράνη μέσω ενός συμπλέγματος πρωτεΐνης που ονομάζεται συνθετάση ΑΤΡ.
* Σύνθεση ATP: Η ενέργεια από αυτή τη ροή πρωτονίων χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ADP σε ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), η οποία είναι το αρχικό ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων.
Συνοπτικά:
Οι εξαρτώμενες από το φως αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια για να χωρίσουν τα μόρια του νερού, απελευθερώνοντας οξυγόνο ως υποπροϊόν. Η ενέργεια από αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας κλίσης πρωτονίων που εξουσιάζει την παραγωγή του ΑΤΡ, η οποία τροφοδοτεί τον κύκλο Calvin (τις ανεξάρτητες από το φως αντιδράσεις) όπου το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε σάκχαρα.
