Kuinka happikaasua syntyy fotosynteesin aikana?

Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit ja jotkut bakteerit ja protistit syntetisoivat sokerimolekyylejä hiilidioksidista, vedestä ja auringonvalosta. Fotosynteesi voidaan jakaa kahteen vaiheeseen - valosta riippuvaan reaktioon ja valosta riippumattomiin (tai pimeisiin) reaktioihin. Valoreaktioiden aikana elektroni poistetaan vesimolekyylistä, joka vapauttaa happi- ja vetyatomit. Vapaa happiatomi yhdistyy toisen vapaan happiatomin kanssa tuottamaan happikaasua, joka sitten vapautuu.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Happiatomit syntyvät fotosynteesin kevyen prosessin aikana, ja kaksi happiatomia yhdistyvät sitten muodostaen happikaasua.

Valosynteesien ensisijainen tarkoitus fotosynteesissä on tuottaa energiaa käytettäväksi pimeissä reaktioissa. Energia kerätään auringonvalosta, joka siirtyy elektronille. Kun elektronit kulkevat sarjan molekyylejä, protonigradientti muodostuu kalvoista. Protonit virtaavat takaisin kalvon läpi ATP-syntaasiksi kutsutun entsyymin kautta, joka tuottaa ATP: n, energiamolekyylin, jota käytetään pimeissä reaktioissa, joissa hiilidioksidia käytetään sokerin valmistamiseen. Tätä prosessia kutsutaan fotofosforylaatioksi.

Syklinen ja ei-syklinen fotofosforylaatio viittaa protonin gradientin ja puolestaan ​​ATP: n tuottamiseen käytetyn elektronin lähteeseen ja määränpäähän. Syklisessä valofosforaatiossa elektroni kierrätetään takaisin valojärjestelmään, jossa se saa uudelleen virtaa ja toistaa matkansa valoreaktioiden läpi. Ei-syklisessä fotofosforylaatiossa elektronin viimeinen vaihe on NADPH-molekyylin luominen, jota käytetään myös pimeissä reaktioissa. Tämä edellyttää uuden elektronin syöttämistä valoreaktioiden toistamiseksi. Tämän elektronin tarve johtaa hapen muodostumiseen vesimolekyyleistä.

Fotosynteettisissä eukaryooteissa, kuten levissä ja kasveissa, fotosynteesi tapahtuu erikoistuneessa soluelimessä, jota kutsutaan kloroplastiksi. Kloroplastien sisällä on tyloidikalvoja, jotka tarjoavat sisäisen ja ulkoisen ympäristön fotosynteesille. Tylakoidikalvoja on läsnä kaikissa fotosynteettisissä organismeissa, mukaan lukien bakteerit, mutta vain eukaryootit sijoittavat nämä kalvot kloroplastien sisään. Fotosynteesi alkaa tyliakoidikalvoissa sijaitsevista valojärjestelmistä. Kun fotosynteesin valoreaktiot etenevät, protonit pakataan kalvotiloihin, mikä luo protonigradientin kalvon poikki.

Valosysteemit ovat monimutkaisia ​​rakenteita, jotka sisältävät tyliakidikalvossa olevia pigmenttejä, jotka energisoivat elektroneja valoenergiaa käyttämällä. Jokainen pigmentti on viritetty tiettyyn osaan valospektriä. Keskeinen pigmentti on klorofylli? joka palvelee lisäroolia elektronin keräämisessä, jota käytetään seuraavissa valoreaktioissa. Klorofyllin keskellä? ovat ioneja, jotka sitoutuvat vesimolekyyleihin. Kun klorofylli virtaa elektronin ja lähettää elektronin valojärjestelmän ulkopuolelle odottaville reseptorimolekyyleille, elektroni korvataan vesimolekyyleistä.

Kun elektronit erotetaan vesimolekyyleistä, vesi hajotetaan komponenttiatomeiksi. Kahden vesimolekyylin happiatomit muodostavat diatomisen hapen (O₂). Vetyatomit, jotka ovat yksittäisiä protoneja, joista puuttuu elektroneja, auttavat muodostamaan protonigradientin tilakoidikalvon ympäröimässä tilassa. Diatominen happi vapautuu ja klorofyllikeskus sitoutuu uusiin vesimolekyyleihin prosessin toistamiseksi. Asiaan liittyvien reaktioiden vuoksi klorofylli saa virtaa neljäelektroneista yksittäisen happimolekyylin muodostamiseksi.