Gaismas reakcijas rodas, kad augi sintezē pārtiku no oglekļa dioksīda un ūdens, īpaši atsaucoties uz enerģijas ražošanas daļa, kurai nepieciešama gaisma un ūdens, lai radītu elektronus, kas nepieciešami tālākai attīstībai sintēze. Ūdens nodrošina elektronus, sadaloties ūdeņraža un skābekļa atomos. Skābekļa atomi apvienojas divu skābekļa atomu kovalenti saistītā skābekļa molekulā, savukārt ūdeņraža atomi kļūst par ūdeņraža joniem ar katru rezerves elektronu.
Fotosintēzes ietvaros augi atmosfērā izdala skābekli - kā gāzi, savukārt elektroni un ūdeņraža joni vai protoni turpina reaģēt. Šīm reakcijām vairs nav nepieciešama gaisma, lai tās turpinātu, un bioloģijā tās ir zināmas kā tumšās reakcijas. Elektroni un protoni iziet cauri sarežģītai transportēšanas ķēdei, kas ļauj augam savienot ūdeņradi ar atmosfērā esošo oglekli, lai iegūtu ogļhidrātus.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Gaismas reakcijas - gaismas enerģija hlorofila klātbūtnē - sašķeļ ūdeni. Ūdens sadalīšana skābekļa gāzē, ūdeņraža jonos un elektronos rada enerģiju turpmākajam elektronu un protonu transportam un nodrošina enerģiju augam nepieciešamo cukuru ražošanai. Šīs turpmākās reakcijas veido Kalvina ciklu.
Kā ūdens nodrošina elektronus fotosintēzei
Zaļie augi, kas izmanto fotosintēzi, lai iegūtu enerģiju augšanai, satur hlorofilu. Hlorofila molekula ir galvenā fotosintēzes sastāvdaļa, jo tā gaismas reakciju sākumā spēj absorbēt enerģiju no gaismas. Molekula absorbē visas gaismas krāsas, izņemot zaļo, ko tā atstaro, un tāpēc augi izskatās zaļi.
Gaismas reakcijās hlorofila molekula absorbē vienu gaismas fotonu, liekot hlorofila elektronam pāriet uz augstāku enerģijas līmeni. Spriegotie elektroni no hlorofila molekulām plūst transportēšanas ķēdē uz savienojumu, ko sauc par nikotinamīda adenīna dinukleotīda fosfātu vai NADP. Pēc tam hlorofils aizstāj zaudētos elektronus no ūdens molekulām. Skābekļa atomi veido skābekļa gāzi, savukārt ūdeņraža atomi veido protonus un elektronus. Elektroni papildina hlorofila molekulas un ļauj turpināt fotosintēzes procesu.
Kalvina cikls
Kalvina cikls izmanto gaismas reakciju radīto enerģiju, lai padarītu augam nepieciešamos ogļhidrātus. Gaismas reakcijas rada NADPH, kas ir NADP ar elektronu un ūdeņraža jonu, un adenozīna trifosfātu vai ATP. Kalvina cikla laikā iekārta izmanto NADPH un ATP, lai fiksētu oglekļa dioksīdu. Šajā procesā tiek izmantots atmosfēras oglekļa dioksīda ogleklis, lai iegūtu CH formas ogļhidrātus2O. Kalvina cikla produkts ir glikoze, C6H12O6.
Elektronu transportēšanas ķēdes beigas, kas augiem dod enerģiju ogļhidrātu veidošanai, prasa elektronu akceptoru, lai atjaunotu iztukšoto ATP. Tajā pašā laikā, kad viņi iesaistās fotosintēzē, augi absorbē daļu skābekļa procesā, ko sauc par elpošanu. Elpojot, skābeklis kļūst par galīgo elektronu akceptoru.
Piemēram, rauga šūnās tie var radīt ATP pat tad, ja nav skābekļa. Ja nav pieejams skābeklis, elpošana nevar notikt, un šīs šūnas iesaistās citā procesā, ko sauc par fermentāciju. Fermentācijā galīgie elektronu akceptori ir savienojumi, kas ražo jonus, piemēram, sulfāta vai nitrāta jonus. Atšķirībā no zaļajiem augiem, šādām šūnām nav nepieciešama gaisma, un gaismas reakcijas nenotiek.
