תגובות אור מתרחשות כאשר צמחים מסנתזים מזון מפחמן דו חמצני וממים, ומתייחסים ספציפית ל החלק של ייצור האנרגיה הדורש אור ומים כדי לייצר אלקטרונים הדרושים להמשך סִינתֶזָה. מים מספקים את האלקטרונים על ידי פיצול לאטומי מימן וחמצן. אטומי החמצן משתלבים למולקולת חמצן קשורה קוולנטית של שני אטומי חמצן ואילו אטומי המימן הופכים ליוני מימן עם אלקטרון רזרבי כל אחד.
כחלק מהפוטוסינתזה, צמחים משחררים חמצן - כגז - לאטמוספירה בעוד האלקטרונים ויוני המימן או הפרוטונים מגיבים עוד יותר. תגובות אלה אינן זקוקות יותר לאור כדי להמשיך, והן ידועות בביולוגיה כתגובות האפלות. האלקטרונים והפרוטונים עוברים בשרשרת תחבורה מורכבת המאפשרת לצמח לשלב את המימן עם הפחמן מהאטמוספרה כדי לייצר פחמימות.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
תגובות אור - אנרגיית אור בנוכחות כלורופיל - מפצלת מים. פיצול מים לגז חמצן, יוני מימן ואלקטרונים מייצר את האנרגיה להובלת אלקטרונים ופרוטונים שלאחר מכן ומספק אנרגיה לייצור הסוכרים להם זקוק הצמח. התגובות הבאות הללו יוצרות את מחזור קלווין.
כיצד מים מספקים אלקטרונים לפוטוסינתזה
צמחים ירוקים המשתמשים בפוטוסינתזה כדי לייצר אנרגיה לצמיחה מכילים כלורופיל. מולקולת הכלורופיל היא מרכיב מרכזי בפוטוסינתזה בכך שהיא מסוגלת לספוג אנרגיה מאור בתחילת תגובות האור. המולקולה סופגת את כל צבעי האור פרט לירוק, אותו היא מחזירה, ולכן הצמחים נראים ירוקים.
בתגובות אור, מולקולה של כלורופיל קולטת פוטון אחד של אור, מה שגורם לאלקטרון כלורופיל להעביר לרמת אנרגיה גבוהה יותר. האלקטרונים המונעים ממולקולות הכלורופיל זורמים במורד שרשרת תחבורה לתרכובת הנקראת פוספט ניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד או NADP. כלורופיל ואז מחליף את האלקטרונים האבודים ממולקולות מים. אטומי החמצן יוצרים גז חמצן ואילו אטומי המימן יוצרים פרוטונים ואלקטרונים. האלקטרונים ממלאים את מולקולות הכלורופיל ומאפשרים להמשיך בתהליך הפוטוסינתזה.
מחזור קלווין
מחזור קלווין משתמש באנרגיה המופקת מתגובות האור כדי להפוך את הפחמימות שהצמח זקוק להן. תגובות האור מייצרות NADPH, שהוא NADP עם אלקטרון ויון מימן, ואדנוזין טריפוספט או ATP. במהלך מחזור קלווין, הצמח משתמש ב- NADPH ו- ATP כדי לקבע פחמן דו חמצני. התהליך משתמש בפחמן מפחמן דו-חמצני אטמוספרי לייצור פחמימות בצורת CH2או תוצר של מחזור קלווין הוא גלוקוז, C6ה12או6.
קצה שרשרת הובלת האלקטרונים המעניקה לצמחים את האנרגיה ליצירת פחמימות מחייב מקבל אלקטרונים להתחדש ב- ATP המדולדל. באותו זמן שהם עוסקים בפוטוסינתזה, צמחים סופחים קצת חמצן בתהליך שנקרא נשימה. בנשימה, החמצן הופך למקבל האלקטרונים הסופי.
בתאי שמרים, למשל, הם יכולים לייצר ATP גם בהיעדר חמצן. אם אין חמצן זמין, הנשימה אינה יכולה להתרחש ותאים אלה עוסקים בתהליך אחר הנקרא תסיסה. בתסיסה, מקבלי האלקטרונים הסופיים הם תרכובות המייצרות יונים כמו יוני הסולפט או החנקות. בניגוד לצמחים ירוקים, תאים כאלה אינם דורשים אור ותגובות האור אינן מתרחשות.
