Světelné reakce nastávají, když rostliny syntetizují potravu z oxidu uhličitého a vody, a to konkrétně ta část výroby energie, která vyžaduje světlo a vodu pro generování elektronů potřebných pro další syntéza. Voda poskytuje elektrony štěpením na atomy vodíku a kyslíku. Atomy kyslíku se spojí do kovalentně vázané molekuly kyslíku ze dvou atomů kyslíku, zatímco z atomů vodíku se stanou vodíkové ionty s náhradním elektronem.
V rámci fotosyntézy rostliny uvolňují kyslík - jako plyn - do atmosféry, zatímco elektrony a vodíkové ionty nebo protony reagují dále. Tyto reakce již nepotřebují světlo, aby pokračovaly, a jsou v biologii známé jako temné reakce. Elektrony a protony procházejí složitým transportním řetězcem, který umožňuje rostlině kombinovat vodík s uhlíkem z atmosféry za vzniku sacharidů.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Světelné reakce - světelná energie v přítomnosti chlorofylu - štěpí vodu. Rozdělení vody na plynný kyslík, vodíkové ionty a elektrony produkuje energii pro následný transport elektronů a protonů a poskytuje energii k produkci cukrů, které rostlina potřebuje. Tyto následné reakce tvoří Calvinův cyklus.
Jak voda poskytuje elektrony pro fotosyntézu
Zelené rostliny, které používají fotosyntézu k výrobě energie pro růst, obsahují chlorofyl. Molekula chlorofylu je klíčovou složkou fotosyntézy v tom, že je schopna absorbovat energii ze světla na začátku světelných reakcí. Molekula absorbuje všechny barvy světla kromě zelené, což odráží, a proto rostliny vypadají zeleně.
Při světelných reakcích absorbuje molekula chlorofylu jeden foton světla, což způsobí přenos chlorofylového elektronu na vyšší energetickou hladinu. Energetické elektrony z molekul chlorofylu proudí dolů transportním řetězcem ke sloučenině zvané nikotinamid adenin dinukleotid fosfát nebo NADP. Chlorofyl poté nahradí ztracené elektrony z molekul vody. Atomy kyslíku tvoří plynný kyslík, zatímco atomy vodíku tvoří protony a elektrony. Elektrony doplňují molekuly chlorofylu a umožňují pokračovat v procesu fotosyntézy.
Calvinův cyklus
Calvinův cyklus využívá energii produkovanou světelnými reakcemi k výrobě sacharidů, které rostlina potřebuje. Světelné reakce produkují NADPH, což je NADP s elektronem a vodíkovým iontem, a adenosintrifosfát nebo ATP. Během Calvinova cyklu rostlina používá NADPH a ATP k fixaci oxidu uhličitého. Tento proces využívá uhlík z atmosférického oxidu uhličitého k výrobě sacharidů ve formě CH2Ó. Produktem Calvinova cyklu je glukóza, C6H12Ó6.
Konec řetězce transportu elektronů, který dává rostlinám energii k tvorbě sacharidů, vyžaduje akceptor elektronů k regeneraci vyčerpané ATP. Současně s fotosyntézou rostliny absorbují kyslík v procesu zvaném dýchání. Při dýchání se kyslík stává konečným akceptorem elektronů.
Například v buňkách kvasinek mohou produkovat ATP i za nepřítomnosti kyslíku. Pokud není k dispozici kyslík, nemůže dojít k dýchání a tyto buňky se zapojují do jiného procesu zvaného fermentace. Při fermentaci jsou konečné akceptory elektronů sloučeniny, které produkují ionty, jako jsou ionty síranů nebo dusičnanů. Na rozdíl od zelených rostlin takové buňky nevyžadují žádné světlo a světelné reakce neprobíhají.