Valoreaktioita tapahtuu, kun kasvit syntetisoivat ruokaa hiilidioksidista ja vedestä viitaten erityisesti se osa energiantuotannosta, joka vaatii valoa ja vettä jatkoa varten tarvittavien elektronien tuottamiseksi synteesi. Vesi tuottaa elektronit jakamalla vety- ja happiatomeiksi. Happiatomit yhdistyvät kahden happiatomin kovalenttisesti sitoutuneeksi happimolekyyliksi, kun taas vetyatomista tulee vetyioneja kullakin varaelektronilla.
Osana fotosynteesiä kasvit päästävät happea - kaasuna - ilmakehään, kun taas elektronit ja vetyionit tai protonit reagoivat edelleen. Nämä reaktiot eivät enää tarvitse valoa jatkuakseen, ja biologiassa ne tunnetaan pimeinä reaktioina. Elektronit ja protonit kulkevat monimutkaisen kuljetusketjun läpi, jonka avulla kasvi voi yhdistää vetyä ilmakehän hiilen kanssa hiilihydraattien tuottamiseksi.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Valoreaktiot - valoenergia klorofyllin läsnä ollessa - jakavat veden. Veden jakaminen happikaasuksi, vetyioneiksi ja elektroneiksi tuottaa energiaa myöhempää elektroni- ja protonikuljetusta varten ja tarjoaa energiaa kasvien tarvitsemien sokerien tuottamiseen. Nämä myöhemmät reaktiot muodostavat Calvin-syklin.
Kuinka vesi tarjoaa elektroneja fotosynteesille
Vihreät kasvit, jotka tuottavat kasvun energiaa fotosynteesillä, sisältävät klorofylliä. Klorofyllimolekyyli on fotosynteesin keskeinen komponentti, koska se kykenee absorboimaan valosta tulevaa energiaa valoreaktioiden alkaessa. Molekyyli absorboi kaikki valon värit paitsi vihreän, minkä se heijastaa, ja siksi kasvit näyttävät vihreiltä.
Valoreaktioissa klorofylli-molekyyli absorboi yhden fotonin valoa aiheuttaen klorofylli-elektronin siirtymisen korkeammalle energiatasolle. Klorofyllimolekyylien jännitteiset elektronit virtaavat kuljetusketjussa yhdisteeseen, jota kutsutaan nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaatiksi tai NADP: ksi. Klorofylli korvaa sitten kadonneet elektronit vesimolekyyleistä. Happiatomit muodostavat happikaasua, kun taas vetyatomit muodostavat protoneja ja elektroneja. Elektronit täydentävät klorofyllimolekyylejä ja antavat fotosynteesiprosessin jatkua.
Calvin-sykli
Calvin-sykli käyttää valoreaktioiden tuottamaa energiaa kasvien tarvitsemien hiilihydraattien tekemiseen. Valoreaktiot tuottavat NADPH: n, joka on NADP elektronin ja vetyionin kanssa, ja adenosiinitrifosfaatin tai ATP: n. Calvin-syklin aikana kasvi käyttää NADPH: ta ja ATP: tä hiilidioksidin kiinnittämiseen. Prosessi käyttää ilmakehän hiilidioksidista peräisin olevaa hiiltä CH-hiilihydraattien tuottamiseksi2O. Calvin-syklin tuote on glukoosi, C6H12O6.
Elektronikuljetusketjun loppu, joka antaa kasveille energiaa hiilihydraattien muodostamiseen, vaatii elektroninakseptorin ehtyvän ATP: n regeneroimiseksi. Samanaikaisesti fotosynteesin kanssa kasvit imevät jonkin verran happea prosessissa, jota kutsutaan hengitykseksi. Hengityksessä hapesta tulee lopullinen elektronin vastaanottaja.
Esimerkiksi hiivasoluissa ne voivat tuottaa ATP: tä myös ilman happea. Jos happea ei ole saatavilla, hengitystä ei voi tapahtua ja nämä solut osallistuvat toiseen prosessiin, jota kutsutaan käymiseksi. Fermentoinnissa lopulliset elektroniakteptorit ovat yhdisteitä, jotka tuottavat ioneja, kuten sulfaatti- tai nitraatti-ioneja. Päinvastoin kuin vihreät kasvit, tällaiset solut eivät vaadi valoa eikä valoreaktioita tapahdu.