Le reazioni alla luce si verificano quando le piante sintetizzano il cibo dall'anidride carbonica e dall'acqua, riferendosi specificamente a la parte della produzione di energia che richiede luce e acqua per generare gli elettroni necessari per ulteriori sintesi. L'acqua fornisce gli elettroni suddividendosi in atomi di idrogeno e ossigeno. Gli atomi di ossigeno si combinano in una molecola di ossigeno legata in modo covalente di due atomi di ossigeno mentre gli atomi di idrogeno diventano ioni di idrogeno con un elettrone di riserva ciascuno.
Come parte della fotosintesi, le piante rilasciano ossigeno, sotto forma di gas, nell'atmosfera mentre gli elettroni e gli ioni idrogeno o i protoni reagiscono ulteriormente. Queste reazioni non hanno più bisogno della luce per continuare e sono conosciute in biologia come reazioni oscure. Gli elettroni ei protoni passano attraverso una complessa catena di trasporto che consente alla pianta di combinare l'idrogeno con il carbonio dell'atmosfera per produrre carboidrati.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Le reazioni alla luce - l'energia luminosa in presenza di clorofilla - scinde l'acqua. La scissione dell'acqua in gas ossigeno, ioni idrogeno ed elettroni produce l'energia per il successivo trasporto di elettroni e protoni e fornisce l'energia per produrre gli zuccheri di cui la pianta ha bisogno. Queste reazioni successive formano il ciclo di Calvin.
Come l'acqua fornisce gli elettroni per la fotosintesi
Le piante verdi che utilizzano la fotosintesi per produrre energia per la crescita contengono clorofilla. La molecola di clorofilla è un componente chiave della fotosintesi in quanto è in grado di assorbire energia dalla luce all'inizio delle reazioni luminose. La molecola assorbe tutti i colori della luce tranne il verde, che riflette, ed è per questo che le piante sembrano verdi.
Nelle reazioni alla luce, una molecola di clorofilla assorbe un fotone di luce, causando il trasferimento di un elettrone di clorofilla a un livello di energia più elevato. Gli elettroni energizzati dalle molecole di clorofilla scorrono lungo una catena di trasporto verso un composto chiamato nicotinammide adenina dinucleotide fosfato o NADP. La clorofilla quindi sostituisce gli elettroni persi dalle molecole d'acqua. Gli atomi di ossigeno formano gas di ossigeno mentre gli atomi di idrogeno formano protoni ed elettroni. Gli elettroni reintegrano le molecole di clorofilla e consentono al processo di fotosintesi di continuare.
Il ciclo di Calvin
Il ciclo di Calvin utilizza l'energia prodotta dalle reazioni alla luce per produrre i carboidrati di cui la pianta ha bisogno. Le reazioni alla luce producono NADPH, che è NADP con un elettrone e uno ione idrogeno, e adenosina trifosfato o ATP. Durante il ciclo di Calvin, la pianta utilizza NADPH e ATP per fissare l'anidride carbonica. Il processo utilizza il carbonio dell'anidride carbonica atmosferica per produrre carboidrati della forma CH2O. Un prodotto del ciclo di Calvin è il glucosio, C6H12oh6.
L'estremità della catena di trasporto degli elettroni che fornisce alle piante l'energia per formare carboidrati richiede un accettore di elettroni per rigenerare l'ATP impoverito. Nello stesso momento in cui si impegnano nella fotosintesi, le piante assorbono dell'ossigeno in un processo chiamato respirazione. Nella respirazione, l'ossigeno diventa l'ultimo accettore di elettroni.
Nelle cellule di lievito, ad esempio, possono produrre ATP anche in assenza di ossigeno. Se non c'è ossigeno disponibile, la respirazione non può aver luogo e queste cellule si impegnano in un altro processo chiamato fermentazione. Nella fermentazione, gli accettori di elettroni finali sono composti che producono ioni come gli ioni solfato o nitrato. A differenza delle piante verdi, tali cellule non richiedono luce e le reazioni alla luce non hanno luogo.