Vad ger elektroner för ljusreaktionerna?

Ljusreaktioner uppstår när växter syntetiserar mat från koldioxid och vatten, med särskild hänvisning till den del av energiproduktionen som kräver ljus och vatten för att generera elektroner som behövs för vidare syntes. Vatten tillhandahåller elektronerna genom att dela sig i väte- och syreatomer. Syreatomerna kombineras till en kovalent bunden syremolekyl med två syreatomer medan väteatomerna blir vätjoner med en reservelektron vardera.

Som en del av fotosyntes släpper växter ut syre - som en gas - i atmosfären medan elektronerna och vätejonerna eller protonerna reagerar ytterligare. Dessa reaktioner behöver inte längre ljus för att fortsätta, och är i biologin kända som de mörka reaktionerna. Elektronerna och protonerna passerar genom en komplex transportkedja som gör att växten kan kombinera väte med kol från atmosfären för att producera kolhydrater.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Ljusreaktioner - ljusenergi i närvaro av klorofyll - delar vatten. Att dela vatten i syrgas, vätejoner och elektroner producerar energi för efterföljande elektron- och protontransport och ger energi för att producera det socker som växten behöver. Dessa efterföljande reaktioner bildar Calvin-cykeln.

Gröna växter som använder fotosyntes för att producera energi för tillväxt innehåller klorofyll. Klorofyllmolekylen är en nyckelkomponent i fotosyntes genom att den kan absorbera energi från ljus i början av ljusreaktionerna. Molekylen absorberar alla ljusfärger utom grön, som den reflekterar och det är därför växter ser gröna ut.

I ljusreaktioner absorberar en klorofyllmolekyl en foton av ljus, vilket får en klorofyllelektron att överföras till en högre energinivå. De aktiverade elektronerna från klorofyllmolekylerna strömmar ner i en transportkedja till en förening som kallas nikotinamidadenindinukleotidfosfat eller NADP. Klorofyll ersätter sedan de förlorade elektronerna från vattenmolekyler. Syreatomerna bildar syrgas medan väteatomerna bildar protoner och elektroner. Elektronerna fyller på klorofyllmolekylerna och låter fotosyntesprocessen fortsätta.

Calvin-cykeln använder den energi som produceras av ljusreaktionerna för att göra kolhydrater som växten behöver. Ljusreaktionerna producerar NADPH, som är NADP med en elektron och en vätejon, och adenosintrifosfat eller ATP. Under Calvin-cykeln använder anläggningen NADPH och ATP för att fixera koldioxid. Processen använder kolet från atmosfärisk koldioxid för att producera kolhydrater i formen CH₂O. En produkt av Calvin-cykeln är glukos, C₆H₁₂O₆.

I slutet av elektrontransportkedjan som ger växter energi att bilda kolhydrater krävs en elektronacceptor för att regenerera den utarmade ATP. Samtidigt som de bedriver fotosyntes absorberar växter lite syre i en process som kallas andning. I andning blir syre den slutliga elektronacceptorn.

I jästceller kan de till exempel producera ATP även i frånvaro av syre. Om det inte finns något syre tillgängligt kan andningen inte äga rum och dessa celler deltar i en annan process som kallas jäsning. Vid jäsning är de slutliga elektronacceptorerna föreningar som producerar joner såsom sulfat- eller nitratjoner. Till skillnad från gröna växter kräver sådana celler inget ljus och ljusreaktionerna sker inte.