Fotosintezė yra procesas, kurio metu augalai ir kai kurios bakterijos bei protistai sintetina cukraus molekules iš anglies dioksido, vandens ir saulės spindulių. Fotosintezę galima suskirstyti į dvi stadijas - nuo šviesos priklausomos reakcijos ir nuo šviesos nepriklausomos (arba tamsios) reakcijos. Šviesos reakcijų metu iš vandens molekulės pašalinamas elektronas, išlaisvinantis deguonies ir vandenilio atomus. Laisvas deguonies atomas kartu su kitu laisvu deguonies atomu gamina deguonies dujas, kurios vėliau išsiskiria.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Deguonies atomai susidaro lengvojo fotosintezės proceso metu, o du deguonies atomai sujungiami ir susidaro deguonies dujos.
Šviesos reakcijos
Pagrindinis fotosintezės šviesos reakcijų tikslas yra generuoti energiją tamsiose reakcijose. Energija gaunama iš saulės šviesos, kuri perduodama elektronams. Kai elektronai praeina per molekulių seriją, protonų gradientas sudaro membranas. Protonai teka atgal per membraną per fermentą, vadinamą ATP sintaze, kuris sukuria ATP, energijos molekulę, naudojamą tamsiose reakcijose, kur anglies dioksidas naudojamas cukrui gaminti. Šis procesas vadinamas fotofosforilinimu.
Ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas
Ciklinis ir neciklinis fotofosforilinimas reiškia elektrono šaltinį ir paskirtį, naudojamą protonų gradientui generuoti ir savo ruožtu ATP. Vykdant ciklinę fotofosforaciją, elektronas grąžinamas atgal į fotosistemą, kur jis vėl gauna energiją ir pakartoja savo kelionę per šviesos reakcijas. Tačiau atliekant neciklinę fotofosforilinimą, paskutinis elektrono žingsnis yra sukurti NADPH molekulę, kuri taip pat naudojama tamsiose reakcijose. Tam reikia naujo elektrono įvedimo, kad pakartotų šviesos reakcijas. Dėl šio elektrono poreikio susidaro deguonis iš vandens molekulių.
Chloroplastai
Fotosintezuojančiuose eukariotuose, tokiuose kaip dumbliai ir augalai, fotosintezė vyksta specializuotoje ląstelių organelėje, vadinamoje chloroplastu. Chloroplastuose yra tilakoidinės membranos, kurios užtikrina vidinę ir išorinę fotosintezės aplinką. Tilakoidinės membranos yra visuose fotosintezės organizmuose, įskaitant bakterijas, tačiau tik eukariotuose šios membranos yra chloroplastuose. Fotosintezė prasideda fotosistemose, esančiose tilakoidų membranose. Vykstant fotosintezės šviesos reakcijoms, protonai yra supakuoti membranos erdvėse, sukuriant protonų gradientą per membraną.
Fotosistemos
Fotosistemos yra sudėtingos pigmentų, esančių tilakoidinėje membranoje, struktūros, kurios energiją teikia elektronams, naudojant šviesos energiją. Kiekvienas pigmentas yra pritaikytas tam tikrai šviesos spektro daliai. Centrinis pigmentas yra chlorofilas? kuris atlieka papildomą elektrono, kuris naudojamas vėlesnėse šviesos reakcijose, surinkimo vaidmenį. Chlorofilo centre? yra jonai, kurie jungiasi prie vandens molekulių. Kai chlorofilas suteikia energiją elektronui ir siunčia elektroną už fotosistemos laukiančioms receptorių molekulėms, elektronas pakeičiamas iš vandens molekulių.
Deguonies susidarymas
Kai elektronai pašalinami iš vandens molekulių, vanduo suskaidomas į komponentų atomus. Dviejų vandens molekulių deguonies atomai sujungiami ir sudaro diatominį deguonį (O2). Vandenilio atomai, kurie yra pavieniai protonai, neturintys savo elektronų, padeda sukurti protonų gradientą tilakoidinės membranos uždaroje erdvėje. Diatominis deguonis išsiskiria, o chlorofilo centras prisijungia prie naujų vandens molekulių, kad pakartotų procesą. Dėl dalyvaujančių reakcijų keturi elektronai turi būti maitinami chlorofilo, kad susidarytų viena deguonies molekulė.
