Ako sa kyslík vytvára počas fotosyntézy?

Fotosyntéza je proces, pri ktorom rastliny a niektoré baktérie a proteíny syntetizujú molekuly cukru z oxidu uhličitého, vody a slnečného žiarenia. Fotosyntézu možno rozdeliť do dvoch stupňov - reakcie závislé od svetla a reakcie nezávislé od svetla (alebo tmy). Počas svetelných reakcií je z molekuly vody odstránený elektrón, ktorý uvoľňuje atómy kyslíka a vodíka. Voľný atóm kyslíka sa kombinuje s ďalším voľným atómom kyslíka a vytvára plynný kyslík, ktorý sa potom uvoľňuje.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Atómy kyslíka sa vytvárajú počas svetelného procesu fotosyntézy a dva atómy kyslíka sa potom spoja a vytvoria plynný kyslík.

Primárnym účelom svetelných reakcií pri fotosyntéze je generovanie energie na použitie v tmavých reakciách. Energia sa získava zo slnečného žiarenia, ktoré sa prenáša na elektróny. Keď elektróny prechádzajú radom molekúl, vytvára sa protónový gradient membrány. Protóny prúdia späť cez membránu cez enzým nazývaný ATP syntáza, ktorý generuje ATP, energetickú molekulu, používanú v temných reakciách, pri ktorých sa z oxidu uhličitého vyrába cukor. Tento proces sa nazýva fotofosforylácia.

Cyklická a necyklická fotofosforylácia sa týka zdroja a cieľa elektrónu použitého na generovanie protónového gradientu a následne ATP. Pri cyklickej fotofosforlácii sa elektrón recykluje späť do fotosystému, kde je znovu nabitý energiou a opakuje svoju cestu svetelnými reakciami. Avšak pri necyklickej fotofosforylácii je posledným krokom elektrónu vytvorenie molekuly NADPH, ktorá sa tiež používa pri reakciách v tme. To si vyžaduje vstup nového elektrónu na opakovanie svetelných reakcií. Potreba tohto elektrónu vedie k tvorbe kyslíka z molekúl vody.

U fotosyntetických eukaryotov, ako sú riasy a rastliny, sa fotosyntéza vyskytuje v špecializovanej bunkovej organele nazývanej chloroplast. V chloroplastoch sú tylakoidné membrány, ktoré poskytujú vnútorné a vonkajšie prostredie pre fotosyntézu. Tylakoidné membrány sú prítomné vo všetkých fotosyntetických organizmoch vrátane baktérií, ale iba eukaryoty tieto membrány obsahujú v chloroplastoch. Fotosyntéza začína vo fotosystémoch umiestnených vo vnútri tylakoidných membrán. Ako postupujú svetelné reakcie fotosyntézy, protóny sa zhlukujú v membránových priestoroch a vytvárajú protónový gradient cez membránu.

Fotosystémy sú zložité štruktúry zahŕňajúce pigmenty nachádzajúce sa v tylakoidnej membráne, ktoré energizujú elektróny pomocou svetelnej energie. Každý pigment je naladený na konkrétnu časť spektra svetla. Centrálnym pigmentom je chlorofyl? ktorý slúži na ďalšiu úlohu zhromažďovania elektrónu, ktorý sa používa pri následných svetelných reakciách. V strede chlorofylu? sú ióny, ktoré sa viažu na molekuly vody. Keď chlorofyl energizuje elektrón a vysiela elektrón mimo fotosystém na čakajúce molekuly receptora, elektrón je nahradený z molekúl vody.

Keď sa elektróny zbavia molekúl vody, voda sa rozdelí na atómy zložiek. Atómy kyslíka z dvoch molekúl vody sa spoja a vytvoria dvojatómový kyslík (O₂). Atómy vodíka, čo sú jednotlivé protóny, ktorým chýbajú elektróny, napomáhajú vytváraniu gradientu protónov v priestore uzavretom tylakoidnou membránou. Diatomický kyslík sa uvoľní a chlorofylové centrum sa viaže na nové molekuly vody, aby proces zopakovalo. Kvôli uskutočneným reakciám musí byť chlorofyl napájaný zo štyroch elektrónov, aby sa vytvorila jedna molekula kyslíka.