Lichtreacties treden op wanneer planten voedsel synthetiseren uit koolstofdioxide en water, specifiek verwijzend naar: het deel van de energieproductie dat licht en water nodig heeft om elektronen te genereren die nodig zijn voor verdere synthese. Water levert de elektronen door te splitsen in waterstof- en zuurstofatomen. De zuurstofatomen combineren tot een covalent gebonden zuurstofmolecuul van twee zuurstofatomen, terwijl de waterstofatomen waterstofionen worden met elk een reserve-elektron.
Als onderdeel van fotosynthese geven planten zuurstof - als een gas - af aan de atmosfeer, terwijl de elektronen en waterstofionen of protonen verder reageren. Deze reacties hebben geen licht meer nodig om door te gaan en staan in de biologie bekend als de donkere reacties. De elektronen en protonen gaan door een complexe transportketen waardoor de plant de waterstof kan combineren met koolstof uit de atmosfeer om koolhydraten te produceren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Lichtreacties - lichtenergie in aanwezigheid van chlorofyl - splitst water. Het splitsen van water in zuurstofgas, waterstofionen en elektronen levert de energie op voor het daaropvolgende elektronen- en protonentransport en levert de energie om de suikers te produceren die de plant nodig heeft. Deze daaropvolgende reacties vormen de Calvincyclus.
Hoe water elektronen levert voor fotosynthese
Groene planten die fotosynthese gebruiken om energie voor groei te produceren, bevatten chlorofyl. Het chlorofylmolecuul is een sleutelcomponent van fotosynthese omdat het in staat is om energie uit licht te absorberen aan het begin van de lichtreacties. Het molecuul absorbeert alle kleuren licht behalve groen, dat het weerkaatst, en daarom zien planten er groen uit.
Bij lichtreacties absorbeert een molecuul chlorofyl één foton van licht, waardoor een chlorofylelektron naar een hoger energieniveau gaat. De geactiveerde elektronen van de chlorofylmoleculen stromen door een transportketen naar een verbinding die nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat of NADP wordt genoemd. Chlorofyl vervangt dan de verloren elektronen uit watermoleculen. De zuurstofatomen vormen zuurstofgas, terwijl de waterstofatomen protonen en elektronen vormen. De elektronen vullen de chlorofylmoleculen aan en laten het fotosyntheseproces doorgaan.
De Calvincyclus
De Calvin-cyclus gebruikt de energie die wordt geproduceerd door de lichtreacties om de koolhydraten te maken die de plant nodig heeft. De lichtreacties produceren NADPH, dat is NADP met een elektron en een waterstofion, en adenosinetrifosfaat of ATP. Tijdens de Calvincyclus gebruikt de plant NADPH en ATP om koolstofdioxide vast te leggen. Het proces gebruikt de koolstof uit atmosferisch koolstofdioxide om koolhydraten te produceren in de vorm CH2O. Een product van de Calvincyclus is glucose, C6H12O6.
Het einde van de elektronentransportketen dat planten de energie geeft om koolhydraten te vormen, heeft een elektronenacceptor nodig om het uitgeputte ATP te regenereren. Op hetzelfde moment dat ze aan fotosynthese deelnemen, nemen planten wat zuurstof op in een proces dat ademhaling wordt genoemd. Bij de ademhaling wordt zuurstof de laatste elektronenacceptor.
In gistcellen kunnen ze bijvoorbeeld ATP produceren, zelfs in afwezigheid van zuurstof. Als er geen zuurstof beschikbaar is, kan de ademhaling niet plaatsvinden en gaan deze cellen over op een ander proces dat fermentatie wordt genoemd. Bij fermentatie zijn de uiteindelijke elektronenacceptoren verbindingen die ionen produceren, zoals de sulfaat- of nitraationen. In tegenstelling tot groene planten hebben dergelijke cellen geen licht nodig en vinden de lichtreacties niet plaats.