วิธีผลิตก๊าซออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง?

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชและแบคทีเรียและโพรทิสต์บางชนิดสังเคราะห์โมเลกุลน้ำตาลจากคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงแดด การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน—ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงและปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง (หรือปฏิกิริยาที่มืด) ระหว่างปฏิกิริยาแสง อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากโมเลกุลของน้ำที่ปล่อยอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนออกมา อะตอมออกซิเจนอิสระรวมกับอะตอมออกซิเจนอิสระอีกตัวหนึ่งเพื่อผลิตก๊าซออกซิเจนซึ่งจะถูกปล่อยออกมา

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

อะตอมของออกซิเจนถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสง จากนั้นอะตอมออกซิเจนสองอะตอมจะรวมกันเป็นก๊าซออกซิเจน

จุดประสงค์หลักของปฏิกิริยาแสงในการสังเคราะห์ด้วยแสงคือการสร้างพลังงานเพื่อใช้ในปฏิกิริยาที่มืด พลังงานถูกเก็บเกี่ยวจากแสงแดดซึ่งถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนผ่านชุดของโมเลกุล การไล่ระดับโปรตอนจะก่อตัวเป็นเยื่อหุ้ม โปรตอนจะไหลย้อนกลับผ่านเมมเบรนผ่านเอนไซม์ที่เรียกว่า ATP synthase ซึ่งสร้าง ATP ซึ่งเป็นโมเลกุลพลังงาน ซึ่งใช้ในปฏิกิริยามืดซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์ใช้ทำน้ำตาล กระบวนการนี้เรียกว่า photophposphorylation

โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบไซคลิกและแบบไม่มีไซคลิกหมายถึงแหล่งกำเนิดและปลายทางของอิเล็กตรอนที่ใช้สร้างโปรตอนไล่ระดับและในทางกลับกันเอทีพี ในกระบวนการโฟโตฟอสโฟเรชันแบบวัฏจักร อิเล็กตรอนจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบภาพถ่ายซึ่งจะได้รับพลังงานอีกครั้งและเดินทางซ้ำผ่านปฏิกิริยาของแสง อย่างไรก็ตาม ในโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นที่ไม่ใช่ไซคลิก ขั้นตอนสุดท้ายของอิเล็กตรอนอยู่ในการสร้างโมเลกุล NADPH ซึ่งใช้ในปฏิกิริยามืดเช่นกัน สิ่งนี้ต้องการการป้อนอิเล็กตรอนใหม่เพื่อทำปฏิกิริยาแสงซ้ำ ความต้องการอิเล็กตรอนนี้ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของออกซิเจนจากโมเลกุลของน้ำ

ในยูคาริโอตที่สังเคราะห์แสง เช่น สาหร่ายและพืช การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในออร์แกเนลล์เซลล์พิเศษที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์ ภายในคลอโรพลาสต์คือเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ที่ให้สภาพแวดล้อมภายในและภายนอกสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง เยื่อหุ้มไทลาคอยด์มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงทั้งหมด รวมถึงแบคทีเรีย แต่มีเพียงยูคาริโอตเท่านั้นที่มีเยื่อหุ้มเหล่านี้ภายในคลอโรพลาสต์ การสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มต้นในระบบแสงที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ เมื่อปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้น โปรตอนจะถูกบรรจุอยู่ภายในช่องว่างของเมมเบรน ทำให้เกิดการไล่ระดับโปรตอนข้ามเมมเบรน

Photosystems เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนของเม็ดสีที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ซึ่งให้พลังงานอิเล็กตรอนโดยใช้พลังงานแสง เม็ดสีแต่ละสีจะถูกปรับให้เข้ากับส่วนเฉพาะของสเปกตรัมของแสง เม็ดสีกลางคือคลอโรฟิลล์? ซึ่งทำหน้าที่เพิ่มเติมในการรวบรวมอิเล็กตรอนที่ใช้ในปฏิกิริยาแสงที่ตามมา ภายในศูนย์กลางของคลอโรฟิลล์? คือไอออนที่จับกับโมเลกุลของน้ำ เมื่อคลอโรฟิลล์กระตุ้นอิเล็กตรอนและส่งอิเล็กตรอนนอกระบบภาพถ่ายไปยังโมเลกุลของตัวรับที่รอ อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่จากโมเลกุลของน้ำ

เมื่ออิเล็กตรอนถูกดึงออกจากโมเลกุลของน้ำ น้ำจะแตกออกเป็นอะตอมส่วนประกอบ อะตอมของออกซิเจนจากโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลรวมกันเพื่อสร้างออกซิเจนไดอะตอมมิก (O₂). อะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นโปรตอนเดี่ยวที่ขาดอิเล็กตรอน ช่วยสร้างการไล่ระดับโปรตอนภายในพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ออกซิเจนไดอะตอมมิกถูกปล่อยออกมาและศูนย์คลอโรฟิลล์จับกับโมเลกุลของน้ำใหม่เพื่อทำซ้ำกระบวนการ เนื่องจากปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง คลอโรฟิลล์จะต้องกระตุ้นอิเล็กตรอนสี่ตัวเพื่อสร้างออกซิเจนโมเลกุลเดียว