Hva gir elektroner til lysreaksjonene?

Lysreaksjoner oppstår når planter syntetiserer mat fra karbondioksid og vann, og refererer spesifikt til den delen av energiproduksjonen som krever lys og vann for å generere elektroner som trengs for videre syntese. Vann forsyner elektronene ved å dele seg i hydrogen- og oksygenatomer. Oksygenatomene kombineres i et kovalent bundet oksygenmolekyl med to oksygenatomer mens hydrogenatomene blir hydrogenioner med et ekstra elektron hver.

Som en del av fotosyntese frigjør planter oksygen - som en gass - i atmosfæren mens elektronene og hydrogenionene eller protonene reagerer videre. Disse reaksjonene trenger ikke lenger lys for å fortsette, og er kjent i biologien som de mørke reaksjonene. Elektronene og protonene passerer gjennom en kompleks transportkjede som lar planten kombinere hydrogen med karbon fra atmosfæren for å produsere karbohydrater.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Lysreaksjoner - lysenergi i nærvær av klorofyll - deler vann. Å dele vann i oksygengass, hydrogenioner og elektroner produserer energien for påfølgende elektron- og protontransport og gir energi til å produsere sukker plantene trenger. Disse påfølgende reaksjonene danner Calvin-syklusen.

Grønne planter som bruker fotosyntese for å produsere energi for vekst inneholder klorofyll. Klorofyllmolekylet er en nøkkelkomponent i fotosyntese ved at den er i stand til å absorbere energi fra lys i begynnelsen av lysreaksjonene. Molekylet absorberer alle lysfarger unntatt grønt, som det reflekterer, og det er grunnen til at planter ser grønne ut.

I lysreaksjoner absorberer et molekyl klorofyll en lysfoton, noe som får et klorofyllelektron til å overføres til et høyere energinivå. De energiske elektronene fra klorofyllmolekylene strømmer nedover i en transportkjede til en forbindelse som kalles nikotinamidadenindinukleotidfosfat eller NADP. Klorofyll erstatter deretter de tapte elektronene fra vannmolekyler. Oksygenatomer danner oksygengass mens hydrogenatomer danner protoner og elektroner. Elektronene fyller klorofyllmolekylene og lar fotosynteseprosessen fortsette.

Calvin-syklusen bruker energien som produseres av lysreaksjonene for å lage karbohydratene planten trenger. Lysreaksjonene produserer NADPH, som er NADP med et elektron og et hydrogenion, og adenosintrifosfat eller ATP. I løpet av Calvin-syklusen bruker anlegget NADPH og ATP for å fikse karbondioksid. Prosessen bruker karbon fra atmosfærisk karbondioksid til å produsere karbohydrater av formen CH₂O. Et produkt av Calvin-syklusen er glukose, C₆H₁₂O₆.

Slutten av elektrontransportkjeden som gir planter energi til å danne karbohydrater krever at en elektronakseptor regenererer utarmet ATP. Samtidig som de engasjerer seg i fotosyntese, absorberer planter litt oksygen i en prosess som kalles respirasjon. I respirasjon blir oksygen den siste elektronakseptoren.

I gjærceller kan de for eksempel produsere ATP selv i fravær av oksygen. Hvis det ikke er noe oksygen tilgjengelig, kan respirasjon ikke finne sted, og disse cellene engasjerer seg i en annen prosess som kalles gjæring. Ved gjæring er de endelige elektronakseptorene forbindelser som produserer ioner som sulfat- eller nitrationer. I motsetning til grønne planter krever slike celler ikke noe lys, og lysreaksjonene finner ikke sted.