La fotosintesi è il processo mediante il quale le piante e alcuni batteri e protisti sintetizzano le molecole di zucchero dal diossido di carbonio, dall'acqua e dalla luce solare. La fotosintesi può essere suddivisa in due fasi: la reazione dipendente dalla luce e le reazioni indipendenti dalla luce (o scure). Durante le reazioni di luce, un elettrone viene rimosso da una molecola d'acqua che libera gli atomi di ossigeno e idrogeno. L'atomo di ossigeno libero si combina con un altro atomo di ossigeno libero per produrre gas di ossigeno che viene poi rilasciato.
TL; DR (troppo lungo, non letto)
Gli atomi di ossigeno vengono creati durante la luce processo di fotosintesi e due atomi di ossigeno si combinano per formare gas di ossigeno.
Light Reactions
Lo scopo principale delle reazioni alla luce nella fotosintesi è di generare energia per l'uso nelle reazioni oscure. L'energia viene raccolta dalla luce solare che viene trasferita agli elettroni. Mentre gli elettroni passano attraverso una serie di molecole, un gradiente protonico è formato da membrane. I protoni fluiscono attraverso la membrana attraverso un enzima chiamato ATP sintasi che genera ATP, una molecola di energia, utilizzata nelle reazioni scure in cui viene utilizzato biossido di carbonio per produrre zucchero. Questo processo è chiamato fotofosforilazione.
Fotofosforilazione ciclica e non ciclica
La fotofosforilazione ciclica e non ciclica si riferisce alla sorgente e alla destinazione dell'elettrone utilizzato per generare il gradiente protonico ea sua volta l'ATP. Nella fotofosforazione ciclica, l'elettrone viene riciclato in un photosistema dove viene ri-energizzato e ripete il suo viaggio attraverso le reazioni di luce. Tuttavia, nella fotofosforilazione non ciclica, il passo finale dell'elettrone è nella creazione di una molecola NADPH usata anche nelle reazioni oscure. Ciò richiede l'input di un nuovo elettrone per ripetere le reazioni alla luce. La necessità di questo elettrone si traduce nella formazione di ossigeno dalle molecole d'acqua.
Cloroplasti
Negli eucarioti fotosintetici come alghe e piante, la fotosintesi avviene in un organello cellulare specializzato chiamato cloroplasto. All'interno dei cloroplasti ci sono le membrane thylakoid che forniscono un ambiente interno ed esterno per la fotosintesi. Le membrane thylakoid sono presenti in tutti gli organismi fotosintetici, inclusi i batteri, ma solo gli eucarioti ospitano queste membrane all'interno dei cloroplasti. La fotosintesi inizia nei fotosistemi situati all'interno delle membrane thylakoid. Quando le reazioni alla luce della fotosintesi progrediscono, i protoni sono impacchettati all'interno degli spazi della membrana creando un gradiente protonico attraverso la membrana.
Photosystems
I Photosystems sono strutture complesse di pigmenti che si trovano all'interno della membrana tilacoide che eccitano elettroni che utilizzano energia luminosa. Ogni pigmento è in sintonia con una porzione specifica dello spettro della luce. Il pigmento centrale è clorofilla? che serve un ruolo aggiuntivo di raccogliere l'elettrone che viene utilizzato nelle successive reazioni di luce. All'interno del centro della clorofilla? sono ioni che si legano alle molecole d'acqua. Mentre la clorofilla eccita un elettrone e invia l'elettrone all'esterno della fotosistema alle molecole in attesa del recettore, l'elettrone viene sostituito dalle molecole d'acqua.
Formazione dell'ossigeno
Mentre gli elettroni vengono rimossi dalle molecole d'acqua, l'acqua è rotto in atomi componente. Gli atomi di ossigeno di due molecole d'acqua si combinano per formare l'ossigeno biatomico (O 2). Gli atomi di idrogeno, che sono i singoli protoni mancanti dei loro elettroni, aiutano la creazione del gradiente protonico all'interno dello spazio racchiuso dalla membrana tilacoide. L'ossigeno biatomico viene rilasciato e il centro della clorofilla si lega a nuove molecole d'acqua per ripetere il processo. A causa delle reazioni implicate, quattro elettroni devono essere energizzati dalla clorofilla per generare una singola molecola di ossigeno.
