Fotosinteza este procesul prin care plantele și unele bacterii și protiști sintetizează moleculele de zahăr din dioxid de carbon, apă și lumina soarelui. Fotosinteza poate fi împărțită în două etape - reacția dependentă de lumină și reacțiile independente de lumină (sau întunecate). În timpul reacțiilor luminoase, un electron este dezbrăcat de o moleculă de apă care eliberează atomii de oxigen și hidrogen. Atomul de oxigen liber se combină cu un alt atom de oxigen liber pentru a produce oxigen gaz care este apoi eliberat.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Atomii de oxigen sunt creați în timpul procesului luminos al fotosintezei, iar doi atomi de oxigen se combină apoi pentru a forma oxigen gazos.
Reacții la lumină
Scopul principal al reacțiilor luminii în fotosinteză este de a genera energie pentru a fi utilizată în reacțiile întunecate. Energia este recoltată din lumina soarelui, care este transferată către electroni. Pe măsură ce electronii trec printr-o serie de molecule, se formează un gradient de protoni. Protonii curg înapoi prin membrană printr-o enzimă numită ATP sintază care generează ATP, o moleculă de energie, utilizată în reacțiile întunecate în care dioxidul de carbon este utilizat pentru a produce zahăr. Acest proces se numește fotofosforilare.
Fotofosforilare ciclică și nonciclică
Fotofosforilarea ciclică și nonciclică se referă la sursa și destinația electronului utilizat pentru a genera gradientul de protoni și la rândul său ATP. În fotofosforlația ciclică, electronul este reciclat înapoi într-un fotosistem unde este re-energizat și își repetă călătoria prin reacțiile luminoase. Cu toate acestea, în fotofosforilarea nonciclică, etapa finală a electronului constă în crearea unei molecule NADPH utilizate și în reacțiile întunecate. Acest lucru necesită introducerea unui nou electron pentru a repeta reacțiile luminoase. Necesitatea acestui electron are ca rezultat formarea oxigenului din moleculele de apă.
Cloroplastele
În eucariotele fotosintetice, cum ar fi algele și plantele, fotosinteza are loc într-un organet celular specializat numit cloroplast. În interiorul cloroplastelor sunt membrane tilacoide care asigură un mediu intern și extern pentru fotosinteză. Membranele tilacoide sunt prezente în toate organismele fotosintetice, inclusiv bacteriile, dar numai eucariotele adăpostesc aceste membrane în cloroplaste. Fotosinteza începe în fotosisteme situate în membranele tilacoide. Pe măsură ce reacțiile de lumină ale fotosintezei progresează, protonii sunt împachetați în spațiile membranei creând un gradient de protoni peste membrană.
Fotosisteme
Fotosistemele sunt structuri complexe de pigmenți implicați situați în membrana tilacoidă care energizează electronii folosind energia luminii. Fiecare pigment este adaptat la o porțiune specifică a spectrului de lumină. Pigmentul central este clorofila? care servește un rol suplimentar de colectare a electronului care este utilizat în reacțiile de lumină ulterioare. În centrul clorofilei? sunt ioni care se leagă de moleculele de apă. Pe măsură ce clorofila energizează un electron și trimite electronul în afara fotosistemului către moleculele receptorului în așteptare, electronul este înlocuit din moleculele de apă.
Formarea oxigenului
Deoarece electronii sunt eliminați de moleculele de apă, apa este spartă în atomi componenți. Atomii de oxigen din două molecule de apă se combină pentru a forma oxigen diatomic (O2). Atomii de hidrogen, care sunt protoni unici lipsiți de electroni, ajută la crearea gradientului de protoni în spațiul închis de membrana tilacoidă. Oxigenul diatomic este eliberat, iar centrul clorofilei se leagă de molecule noi de apă pentru a repeta procesul. Datorită reacțiilor implicate, patru electroni trebuie să fie energizați de clorofilă pentru a genera o singură moleculă de oxigen.