Фотосинтез - це процес, за допомогою якого рослини та деякі бактерії та протисти синтезують молекули цукру з вуглекислого газу, води та сонячного світла. Фотосинтез можна розділити на дві стадії - світлозалежна реакція та світлозалежна (або темна) реакції. Під час світлових реакцій електрон відбирається від молекули води, звільняючи атоми кисню та водню. Вільний атом кисню поєднується з іншим вільним атомом кисню, утворюючи газ кисню, який потім виділяється.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Атоми кисню створюються під час легкого процесу фотосинтезу, і два атоми кисню потім об'єднуються, утворюючи газ кисню.
Світлові реакції
Основною метою світлових реакцій при фотосинтезі є отримання енергії для використання в темних реакціях. Енергія збирається із сонячного світла, яке передається електронам. Коли електрони проходять через ряд молекул, утворюються протонні градієнти мембран. Протони повертаються через мембрану за допомогою ферменту, званого АТФ-синтазою, який генерує АТФ, енергетичну молекулу, що використовується в темних реакціях, де вуглекислий газ використовується для отримання цукру. Цей процес називається фотофпосфорилювання.
Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання
Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання стосуються джерела та місця призначення електрона, що використовується для генерування градієнта протона, і, в свою чергу, АТФ. При циклічному фотофосфоруванні електрон повертається назад до фотосистеми, де він знову отримує енергію і повторює свою подорож через світлові реакції. Однак при нециклічному фотофосфорилюванні кінцевий етап електрона полягає у створенні молекули NADPH, яка також використовується в темних реакціях. Це вимагає введення нового електрона для повторення світлових реакцій. Потреба в цьому електроні призводить до утворення кисню з молекул води.
Хлоропласти
У фотосинтезуючих еукаріотів, таких як водорості та рослини, фотосинтез відбувається в спеціалізованій клітковій органелі, яка називається хлоропластом. Усередині хлоропластів знаходяться тилакоїдні мембрани, які забезпечують внутрішнє та зовнішнє середовище для фотосинтезу. Тілакоїдні мембрани присутні у всіх фотосинтезуючих організмах, включаючи бактерії, але лише еукаріоти містять ці мембрани в хлоропластах. Фотосинтез починається у фотосистемах, розташованих у мембранах тилакоїдів. У міру протікання світлових реакцій фотосинтезу протони упаковуються в мембранні простори, створюючи протонний градієнт через мембрану.
Фотосистеми
Фотосистеми - це складні структури із залученням пігментів, розташованих усередині тилакоїдної мембрани, які енергіюють електронами за допомогою світлової енергії. Кожен пігмент налаштований на певну частину спектру світла. Центральний пігмент - хлорофіл? що виконує додаткову роль збору електрона, який використовується в наступних світлових реакціях. У центрі хлорофілу? є іонами, які зв’язуються з молекулами води. Оскільки хлорофіл подає енергію електрону і направляє електрон за межі фотосистеми до очікуючих молекул рецептора, електрон заміщується молекулами води.
Утворення кисню
Коли електрони відбираються від молекул води, вода розпадається на атоми-компоненти. Атоми кисню з двох молекул води об'єднуються, утворюючи двохатомний кисень (O2). Атоми Гідрогену, які є поодинокими протонами, що втрачають свої електрони, сприяють створенню градієнта протона в просторі, закритому тилакоїдною мембраною. Двохатомний кисень виділяється, і центр хлорофілу зв’язується з новими молекулами води, щоб повторити процес. Через задіяні реакції хлорофіл повинен активувати чотири електрони, щоб утворилася одна молекула кисню.
