Giai đoạn phát sáng của các yêu cầu, cơ chế và sản phẩm quang hợp

các pha dạ quang Đó là một phần của quá trình quang hợp đòi hỏi sự có mặt của ánh sáng. Do đó, ánh sáng bắt đầu các phản ứng dẫn đến sự biến đổi một phần năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

Phản ứng sinh hóa xảy ra trong thylakoids lục lạp, nơi các sắc tố quang hợp được tìm thấy bị kích thích bởi ánh sáng. Đây là những chất diệp lục một, diệp lục b và các caroten.

Để các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng xảy ra, một số yếu tố được yêu cầu. Một nguồn sáng là cần thiết trong phổ nhìn thấy được. Tương tự như vậy, sự có mặt của nước là cần thiết.

Giai đoạn phát quang của quang hợp là sản phẩm cuối cùng hình thành ATP (adenosine triphosphate) và NADPH (nicotinamide dinucleotide phosphate và adenine). Các phân tử này được sử dụng làm nguồn năng lượng để cố định CO₂ trong pha tối. Ngoài ra, trong giai đoạn này O được phát hành₂, sản phẩm của sự phân hủy của phân tử H₂Ôi.

Chỉ số

• 1 Yêu cầu
  • 1.1 Ánh sáng
  • 1.2 Các sắc tố
• 2 cơ chế
  • 2.1 -Hệ thống ảnh
  • 2.2 -Phân tích
  • 2.3 -Phân tích phosphoryl hóa
• 3 sản phẩm cuối cùng
• 4 tài liệu tham khảo

Yêu cầu

Để các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng xảy ra trong quang hợp, cần phải hiểu các tính chất của ánh sáng. Tương tự như vậy, cần phải biết cấu trúc của các sắc tố liên quan.

Ánh sáng

Ánh sáng có cả tính chất sóng và hạt. Năng lượng đến Trái đất từ ​​mặt trời dưới dạng sóng có độ dài khác nhau, được gọi là phổ điện từ.

Khoảng 40% ánh sáng chiếu tới hành tinh là ánh sáng nhìn thấy được. Đây là ở bước sóng trong khoảng 380-760nm. Bao gồm tất cả các màu sắc của cầu vồng, mỗi màu có bước sóng đặc trưng.

Các bước sóng hiệu quả nhất để quang hợp là các bước sóng từ tím đến xanh (380-470nm) và đỏ cam sang đỏ (650-780nm).

Ánh sáng cũng có tính chất hạt. Những hạt này được gọi là photon và được liên kết với một bước sóng cụ thể. Năng lượng của mỗi photon tỷ lệ nghịch với bước sóng của nó. Bước sóng càng ngắn, năng lượng càng nhiều.

Khi một phân tử hấp thụ một photon năng lượng ánh sáng, một trong số các electron của nó được cung cấp năng lượng. Các electron có thể rời khỏi nguyên tử và được nhận bởi một phân tử chấp nhận. Quá trình này xảy ra trong pha sáng của quang hợp.

Các sắc tố

Trong màng thylakoid (cấu trúc lục lạp) có một số sắc tố với khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến. Các sắc tố khác nhau hấp thụ các bước sóng khác nhau. Các sắc tố này là diệp lục, carotenoids và phycobilins.

Các carotenoids cho màu vàng và màu cam có trong cây. Các phycobilins được tìm thấy trong vi khuẩn lam và tảo đỏ.

Chất diệp lục được coi là sắc tố quang hợp chính. Phân tử này có đuôi hydrocarbon kỵ nước dài, giữ cho nó liên kết với màng thylakoid. Ngoài ra, nó có một vòng porphyrin có chứa một nguyên tử magiê. Trong vòng này, năng lượng ánh sáng được hấp thụ.

Có nhiều loại diệp lục khác nhau. Chất diệp lục một đó là sắc tố can thiệp trực tiếp hơn vào các phản ứng ánh sáng. Chất diệp lục b hấp thụ ánh sáng ở bước sóng khác và chuyển năng lượng này sang diệp lục một.

Trong lục lạp có lượng diệp lục gấp khoảng ba lần một diệp lục gì b.

Cơ chế

-Hệ thống ảnh

Các phân tử diệp lục và các sắc tố khác được tổ chức trong thylakoid theo đơn vị quang hợp.

Mỗi đơn vị quang hợp bao gồm 200-300 phân tử diệp lục một, một lượng nhỏ diệp lục b, carotenoit và protein. Nó thể hiện một khu vực gọi là trung tâm phản ứng, là nơi sử dụng năng lượng ánh sáng.

Các sắc tố khác hiện diện được gọi là phức hợp ăng ten. Chúng có chức năng bắt và truyền ánh sáng đến trung tâm phản ứng.

Có hai loại đơn vị quang hợp, được gọi là hệ thống quang ảnh. Chúng khác nhau ở chỗ các trung tâm phản ứng của chúng được liên kết với các protein khác nhau. Chúng gây ra một sự thay đổi nhỏ trong quang phổ hấp thụ của chúng.

Trong hệ thống ảnh I, diệp lục một liên kết với trung tâm phản ứng có cực đại hấp thụ 700nm (P₇₀₀). Trong hệ thống ảnh II, cực đại hấp thụ xảy ra ở bước sóng 680nm (P₆₈₀).

-Phản ứng quang điện

Trong quá trình này, sự vỡ của phân tử nước xảy ra. Tham gia vào hệ thống ảnh II. Một photon ánh sáng chiếu vào phân tử P₆₈₀ và đẩy một electron lên mức năng lượng cao hơn.

Các electron kích thích được nhận bởi một phân tử pheophytin, là một chất nhận trung gian. Sau đó, chúng đi qua màng thylakoid nơi chúng được chấp nhận bởi một phân tử plastoquinone. Các electron cuối cùng được chuyển đến P₇₀₀ của hệ thống ảnh tôi.

Các electron được chuyển bởi P₆₈₀ chúng được thay thế bởi những người khác từ nước. Một protein có chứa mangan (protein Z) là cần thiết để phá vỡ phân tử nước.

Khi H phá vỡ₂Hoặc, hai proton được giải phóng (H⁺) và oxy. Nó đòi hỏi hai phân tử nước phải được phân cắt để giải phóng một phân tử O₂.

-Photophosphoryl hóa

Có hai loại photphosphoryl hóa, theo hướng của dòng điện tử.

Phosphoryl hóa không tuần hoàn

Cả hệ thống ảnh I và II đều tham gia vào nó. Nó được gọi là không tuần hoàn vì dòng điện tử đi theo một hướng.

Khi sự kích thích của các phân tử diệp lục xảy ra, các electron sẽ di chuyển qua chuỗi vận chuyển điện tử.

Nó bắt đầu trong hệ thống ảnh I khi một photon ánh sáng được hấp thụ bởi một phân tử P₇₀₀. Electron bị kích thích được chuyển đến một chất nhận chính (Fe-S) có chứa sắt và lưu huỳnh.

Sau đó, nó chuyển đến một phân tử ferredoxin. Sau đó, electron đi đến một phân tử vận ​​chuyển (FAD). Điều này mang lại cho một phân tử NADP⁺ làm giảm nó thành NADPH.

Các electron được tạo ra bởi hệ thống quang điện tử II trong quá trình quang phân sẽ thay thế các điện tử được truyền bởi P₇₀₀. Điều này xảy ra thông qua một chuỗi vận chuyển được hình thành bởi các sắc tố có chứa sắt (cytochromes). Ngoài ra, plastocyanin (protein có đồng) có liên quan.

Trong quá trình này, cả hai phân tử NADPH và ATP đều được sản xuất. Enzim ATPsintetase có liên quan đến sự hình thành ATP.

Phosphoryl hóa tuần hoàn

Nó chỉ xảy ra trong hệ thống ảnh I. Khi các phân tử của trung tâm phản ứng P₇₀₀ bị kích thích, các electron được nhận bởi một phân tử P₄₃₀.

Sau đó, các electron được kết hợp vào chuỗi vận chuyển giữa hai hệ thống ảnh. Trong quá trình, các phân tử ATP được sản xuất. Không giống như photphosphoryl hóa không tuần hoàn, không NADPH được sản xuất cũng không được phát hành.₂.

Khi kết thúc quá trình vận chuyển điện tử, chúng trở về trung tâm phản ứng của hệ thống quang học I. Do đó, nó được gọi là quá trình photpho hóa tuần hoàn..

Sản phẩm cuối cùng

Vào cuối pha sáng, O được giải phóng₂ đến môi trường như một sản phẩm phụ của quá trình quang phân. Oxy này được giải phóng vào khí quyển và được sử dụng trong hô hấp của các sinh vật hiếu khí.  

Một sản phẩm cuối cùng khác của pha sáng là NADPH, một coenzyme (một phần của enzyme phi protein) sẽ tham gia vào quá trình cố định CO₂ trong chu trình Calvin (pha tối của quang hợp).

ATP là một nucleotide được sử dụng để thu được năng lượng cần thiết trong các quá trình trao đổi chất của sinh vật. Điều này được tiêu thụ trong quá trình tổng hợp glucose.

Tài liệu tham khảo

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi và J Minagaza (2016) Một tế bào cảm quang ánh sáng màu xanh làm trung gian cho sự điều hòa phản hồi của quang hợp. Thiên nhiên 537: 563-566.
2. Salisbury F và Ross C (1994) Sinh lý học thực vật. Nhóm biên tập tạp chí. Mexico, DF. 759 trang.
3. Sinh học Solomon E, L Berg và D Martín (1999). Phiên bản thứ năm. MGraw-Hill Interamericana Biên tập viên. Thành phố Mexico 1237 trang.
4. Stearn K (1997) Sinh học thực vật nhập môn. Nhà xuất bản WC Brown. Hoa Kỳ 570 trang.
5. 58 Báo cáo khoa học tự nhiên 5: 1-12.