Fase luminosa della fotosintesi

La fase luminosa della fotosintesi è il processo in cui è necessaria la luce solare per trasformare l'anidride carbonica in ossigeno

Qual è la fase luminosa della fotosintesi?

IL fase Fotosintesi luminosa È la prima parte del processo fotosintetico che richiede la presenza di luce per ottenere energia chimica sotto forma di ATP e NADPH. Dalla dissociazione delle molecole d'acqua, genererà ossigeno.

Le reazioni biochimiche si verificano nei tilacoidi cloroplasti, dove si trovano pigmenti fotosintetici che sono eccitati dalla luce. Questi sono clorofilla A, Clorofilla B e carotenoidi.

Per reazioni dipendenti dalla luce, sono necessari diversi elementi. È necessaria una sorgente luminosa all'interno dello spettro visibile. Allo stesso modo, è necessaria la presenza dell'acqua.

La fase luminosa della fotosintesi ha come prodotto finale la formazione di ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamide e fosfato di adenina dyucleotide).

Queste molecole sono usate come fonte di energia per il fissaggio del CO₂ nella fase oscura. Inoltre, durante questa fase viene rilasciato o₂, Prodotto della rottura della molecola H₂O.

Requisiti

Affinché possano verificarsi reazioni dipendenti dalla luce nella fotosintesi, è necessario comprendere le proprietà della luce. È inoltre necessario conoscere la struttura dei pigmenti coinvolti.

La luce

La luce ha proprietà di onda e particelle. L'energia raggiunge la terra dal sole sotto forma di onde di diverse lunghezze, note come spettro elettromagnetico.

Circa il 40% della luce che raggiunge il pianeta è una luce visibile. Questo si trova in lunghezze d'onda tra 380-760 nm. Include tutti i colori dell'arcobaleno, ognuno con una lunghezza d'onda caratteristica.

Le lunghezze d'onda più efficienti per la fotosintesi sono quelle da viola a blu (380-470 nm) e rosso-arancio rosso (650-780 nm).

La luce ha anche proprietà di particelle. Queste particelle sono chiamate fotoni e sono associate a una lunghezza d'onda specifica. L'energia di ogni fotone è inversamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda. A una lunghezza d'onda più breve, maggiore energia.

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Quando una molecola assorbe un fotone di energia luminosa, uno dei suoi elettroni viene eccitato. L'elettrone può lasciare l'atomo ed essere ricevuto da una molecola accettore. Questo processo si verifica nella fase leggera della fotosintesi.

I pigmenti

Nella membrana tilacoide (struttura del cloroplasto) vari pigmenti sono presentati con la capacità di assorbire la luce visibile. Diversi pigmenti assorbono diverse lunghezze d'onda. Questi pigmenti sono clorofilla, carotenoidi e ficobiline.

I carotenoidi danno colori gialli e arancioni presenti nelle piante. Le ficobiline si trovano nei cianobatteri e nelle alghe rosse.

La clorofilla è considerata il principale pigmento fotosintetico. Questa molecola ha un lungo idrocarburi idrofobici, che la tiene insieme alla membrana tilacoide. Inoltre, ha un anello di porfirina che contiene un atomo di magnesio. In questo anello l'energia della luce viene assorbita.

Esistono diversi tipi di clorofilla. Clorofilla A È il pigmento che interviene più direttamente nelle reazioni della luce. Clorofilla B Assorbi la luce a una lunghezza d'onda diversa e trasferisce questa energia alla clorofilla A.

In cloroplasto c'è circa tre volte più clorofilla A Che clorofilla B.

Meccanismo

Fotosistemi

Le molecole di clorofilla e altri pigmenti sono organizzate all'interno del tilacoide in unità fotosintetiche.

Ogni unità fotosintetica è composta da 200-300 molecole di clorofilla A, Piccole quantità di clorofilla B, carotenoidi e proteine. Viene presentata un'area chiamata Centro di reazione, che è il sito che utilizza l'energia della luce.

Gli altri pigmenti presenti sono chiamati complessi di antenne. Hanno la funzione di catturare e passare la luce al centro di reazione.

Esistono due tipi di unità fotosintetiche, chiamate fotosistemi. Differiscono in quanto i loro centri di reazione sono associati a diverse proteine. Causano un leggero spostamento nei loro spettri di assorbimento.

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Nel fotosistema I, clorofilla A Associato al centro di reazione ha un picco di assorbimento di 700 nm (P₇₀₀). Nel fotosistema II il picco di assorbimento si verifica a 680 nm (P₆₈₀).

Fotolisi

Durante questo processo si verifica la rottura della molecola d'acqua. Partecipa al Photestem II. Un fotone di luce colpisce la molecola P₆₈₀ e guida un elettrone a un livello più elevato di energia.

Gli elettroni eccitati sono ricevuti da una molecola Uglyte, che è un accettore intermedio. Successivamente, attraversano la membrana tilacoide, dove sono accettate da una molecola di plastochinone. Gli elettroni vengono finalmente dati a P₇₀₀ del fotosistema i.

Gli elettroni che sono stati ceduti dal P₆₈₀ Sono sostituiti da altri dall'acqua. È necessaria una proteina contenente manganese (proteina Z) per rompere la molecola d'acqua.

Quando l'H₂O è rotto, vengono rilasciati due protoni (h⁺) e ossigeno. È necessario che siano divise due molecole d'acqua in modo che sia rilasciata una molecola di O₂.

Fotofosforilazione

Esistono due tipi di fotofosforilazione, secondo la direzione del flusso elettronico.

Fotofosforilazione non ciclica

Nello stesso intervento sia il fotosistema I che ii. Si chiama non -ciclico perché il flusso di elettroni è in un certo senso.

Quando si verificano l'eccitazione delle molecole di clorofilla, gli elettroni verranno spostati attraverso una catena di trasporto di elettroni.

Inizia nel fotosistema I quando un fotone di luce viene assorbito da una molecola P₇₀₀. L'elettrone eccitato viene trasferito su un accettore primario (FE-S) che contiene ferro e solfuro.

Quindi passare una molecola di ferredossina. Successivamente, l'elettrone va a una molecola trasportatore (FAD). Questo lo dà a una molecola NADP⁺ Questo lo riduce a NADPH.

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Gli elettroni assegnati da Photosystem II nella fotolisi sostituiranno quelli assegnati da P₇₀₀. Ciò si verifica attraverso una catena di trasporto formata da pigmenti contenenti ferro (citocromi). Inoltre, le piasocianine intervengono (proteine ​​che presentano rame).

Durante questo processo si verificano sia molecole NADPH che ATP. Per la formazione dell'ATP, interviene l'enzima ATPSintease.

Fotofosforilazione ciclica

Succede solo nel fotosistema i. Quando il centro di reazione molecole p₇₀₀ Sono eccitati, gli elettroni vengono ricevuti da una molecola P₄₃₀.

Successivamente, gli elettroni sono incorporati nella catena di trasporto tra i due fotosistemi. Nel processo, vengono prodotte molecole ATP. A differenza della fotofosforilazione non ciclica, NADPH non viene prodotta o rilasciata o₂.

Alla fine del processo di trasporto degli elettroni, tornano al centro di reazione del fotosistema i. Pertanto, la fotofosforilazione ciclica è chiamata.

Prodotti finali

Alla fine della fase luminosa viene rilasciato l'ossigeno (o₂) all'ambiente come un prodotto di fotolisi. Questo ossigeno va nell'atmosfera e viene utilizzato nella respirazione di organismi aerobici.  

Un altro prodotto finale della fase della luce è NADPH, un coenzima (parte di un enzima non proteico) che parteciperà alla fissazione del CO₂ durante il ciclo di Calvin (fase oscura della fotosintesi).

L'ATP è un nucleotide utilizzato per ottenere l'energia necessaria necessaria nei processi metabolici degli esseri viventi. Questo è consumato nella sintesi del glucosio.

Riferimenti

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