FOTOSENTEZIN HAFIF FAZI: MEKANIZMA VE ÜRÜNLER - BIYOLOJI - 2025

Fotosentez hafif faz ışık varlığını gerektirir fotosentez prosesinin bir kısmıdır. Böylece ışık, ışık enerjisinin bir kısmının kimyasal enerjiye dönüşmesiyle sonuçlanan reaksiyonları başlatır.

Biyokimyasal reaksiyonlar, ışıkla uyarılan fotosentetik pigmentlerin bulunduğu kloroplast tilakoidlerde meydana gelir. Bunlar klorofil a, klorofil b ve karotenoidlerdir.

Aydınlık faz ve karanlık faz. Maulucioni, Wikimedia Commons'tan

Işığa bağlı reaksiyonların oluşması için birkaç unsur gereklidir. Görünür spektrum içinde bir ışık kaynağı gereklidir. Aynı şekilde suyun varlığına da ihtiyaç vardır.

Fotosentezin hafif fazının son ürünü, ATP (adenozin trifosfat) ve NADPH (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat) oluşumudur. Bu moleküller, CO fiksasyonu için bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır ₂ karanlık fazda. Aynı şekilde, bu aşamada, H ₂ O molekülünün parçalanmasının bir ürünü olan O ₂ salınır .

Gereksinimler

Fotosentezde ışığa bağlı reaksiyonların oluşması için, ışığın özelliklerinin anlaşılması gerekir. Aynı şekilde, ilgili pigmentlerin yapısını da bilmek gerekir.

Işık

Işık hem dalga hem de parçacık özelliklerine sahiptir. Enerji Dünya'ya güneşten elektromanyetik spektrum olarak bilinen farklı uzunluktaki dalgalar şeklinde ulaşır.

Gezegene ulaşan ışığın yaklaşık% 40'ı görünür ışıktır. Bu, 380-760 nm arasındaki dalga boylarında bulunur. Her biri karakteristik dalga boyuna sahip gökkuşağının tüm renklerini içerir.

Fotosentez için en etkili dalga boyları mordan maviye (380-470 nm) ve kırmızı-turuncudan kırmızıya (650-780 nm) olanlardır.

Işık ayrıca parçacık özelliklerine de sahiptir. Bu parçacıklara foton denir ve belirli bir dalga boyuyla ilişkilendirilirler. Her bir fotonun enerjisi, dalga boyuyla ters orantılıdır. Dalga boyu ne kadar kısaysa enerji o kadar yüksek olur.

Bir molekül ışık enerjisi fotonunu emdiğinde, elektronlarından birine enerji verilir. Elektron atomu terk edebilir ve bir alıcı molekül tarafından alınabilir. Bu süreç fotosentezin hafif fazında gerçekleşir.

Pigmentler

Tilakoid membranda (kloroplastın yapısı) görünür ışığı absorbe etme özelliğine sahip çeşitli pigmentler vardır. Farklı pigmentler farklı dalga boylarını emer. Bu pigmentler klorofil, karotenoidler ve fikobilindir.

Karotenoidler bitkilerde bulunan sarı ve turuncu renkleri verir. Fikobilinler, siyanobakterilerde ve kırmızı alglerde bulunur.

Klorofil, ana fotosentetik pigment olarak kabul edilir. Bu molekül, uzun bir hidrofobik hidrokarbon kuyruğuna sahiptir ve bu kuyruğu tilakoid zara bağlı kalmasını sağlar. Ek olarak, magnezyum atomu içeren bir porfirin halkasına sahiptir. Bu halkada ışık enerjisi emilir.

Farklı klorofil türleri vardır. Klorofil a, ışık reaksiyonlarına en çok doğrudan müdahale eden pigmenttir. Klorofil b, farklı dalga boyundaki ışığı emer ve bu enerjiyi klorofil a'ya aktarır.

Kloroplastta klorofil b'den yaklaşık üç kat daha fazla klorofil a bulunur.

mekanizma

-Photosystems

Klorofil molekülleri ve diğer pigmentler tilakoid içinde fotosentetik birimler halinde düzenlenir.

Her bir fotosentetik birim 200-300 klorofil a molekülü, az miktarda klorofil b, karotenoidler ve proteinden oluşur. Işık enerjisinin kullanıldığı yer olan reaksiyon merkezi denen bir alan var.

Resim: Fotosentezin hafif fazı. Yazar: Somepics. https://es.m.wikipedia.org/wiki/File:Thylakoid_membrane_3.svg

Mevcut diğer pigmentlere anten kompleksleri denir. Işığı yakalama ve reaksiyon merkezine iletme işlevine sahiptirler.

Fotosistemler adı verilen iki tür fotosentetik birim vardır. Reaksiyon merkezlerinin farklı proteinlerle ilişkili olması bakımından farklılık gösterirler. Absorpsiyon spektrumlarında hafif bir kaymaya neden olurlar.

Fotosistem I'de, reaksiyon merkeziyle ilişkili klorofil a 700 nm (P ₇₀₀ ) absorpsiyon zirvesine sahiptir . Fotosistem II'de absorpsiyon zirvesi 680 nm'de (P ₆₈₀ ) meydana gelir .

-Photolysis

Bu işlem sırasında su molekülünün parçalanması meydana gelir. Photosystem II katılır. Bir ışık fotonu P ₆₈₀ molekülüne çarpar ve bir elektronu daha yüksek bir enerji seviyesine sürer.

Uyarılmış elektronlar, bir ara alıcı olan bir feofitin molekülü tarafından alınır. Daha sonra, bir plastokinon molekülü tarafından kabul edildikleri tilakoid zarını geçerler. Elektronlar nihayet P aktarılmaktadır ₇₀₀ fotosistem I'in

P ₆₈₀ tarafından bırakılan elektronların yerini sudan başkaları alır. Su molekülünü parçalamak için manganez içeren bir protein (protein Z) gereklidir.

H ₂ O kırıldığında , iki proton (H ⁺ ) ve oksijen açığa çıkar. Bir O2 molekülünün _salınması için iki su molekülünün parçalanması _gerekir .

-Photophosphorylation

Elektron akışının yönüne bağlı olarak iki tür fotofosforilasyon vardır.

Siklik olmayan fotofosforilasyon

Hem fotosistem I hem de II buna dahil. Döngüsel olmayan olarak adlandırılır çünkü elektronların akışı yalnızca bir yöne gider.

Klorofil moleküllerinin uyarılması meydana geldiğinde, elektronlar bir elektron taşıma zinciri boyunca hareket eder.

Fotosistem I'de, bir ışık fotonu bir P ₇₀₀ molekülü tarafından emildiğinde başlar . Uyarılmış elektron, demir ve sülfit içeren bir birincil alıcıya (Fe-S) aktarılır.

Sonra bir ferredoksin molekülüne geçer. Daha sonra elektron bir taşıma molekülüne (FAD) gider. Bu, onu NADPH'ye indirgeyen bir NADP ⁺ molekülüne verir .

Fotolizde fotosistem II tarafından aktarılan elektronlar, P _{700 ile} aktarılanların yerini alacaktır . Bu, demir içeren pigmentlerden (sitokromlar) oluşan bir taşıma zinciri yoluyla gerçekleşir. Ek olarak, plastosiyaninler (bakır sunan proteinler) rol oynar.

Bu işlem sırasında hem NADPH hem de ATP molekülleri üretilir. ATP oluşumu için ATP sentetaz enzimi müdahale eder.

Siklik fotofosforilasyon

Yalnızca fotosistem I'de meydana gelir. P ₇₀₀ reaksiyon merkezinin molekülleri uyarıldığında, elektronlar bir P ₄₃₀ molekülü tarafından alınır .

Daha sonra elektronlar, iki fotosistem arasındaki taşıma zincirine dahil edilir. Süreçte ATP molekülleri üretilir. Siklik olmayan fotofosforilasyonun aksine, NADPH üretilmez ve O ₂ serbest bırakılmaz .

Elektron taşıma sürecinin sonunda fotosistem I'in reaksiyon merkezine dönerler. Bu nedenle siklik fotofosforilasyon olarak adlandırılır.

Nihai ürünler

Işık fazının sonunda, O ₂ , fotolizin bir yan ürünü olarak çevreye salınır . Bu oksijen atmosfere gider ve aerobik organizmaların solunumunda kullanılır.

Işık fazının diğer bir son ürün NADPH, CO fiksasyonu katılacak bir koenzim (protein olmayan bir enzim parçası) ₂ Calvin döngüsü (fotosentez karanlık fazı) içinde.

ATP, canlıların metabolik süreçlerinde ihtiyaç duyulan gerekli enerjiyi elde etmek için kullanılan bir nükleotiddir. Bu, glikoz sentezinde tüketilir.

Referanslar

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi ve J Minagaza (2016) Mavi ışıklı bir fotoreseptör, fotosentezin geribildirim düzenlemesine aracılık eder. Nature 537: 563-566.
2. Salisbury F ve C Ross (1994) Plant Physiology. Grupo Editoryal Iberoamérica. Meksika df. 759 s.
3. Solomon E, L Berg ve D Martín (1999) Biology. Beşinci baskı. MGraw-Hill Interamericana Editörler. Meksika df. 1237 s.
4. Stearn K (1997) Giriş bitki biyolojisi. WC Brown Yayıncılar. KULLANIMLARI. 570 s.
5. Yamori W, T Shikanai ve A Makino (2015) Fotosistem I kloroplast NADH dehidrojenaz benzeri kompleks yoluyla döngüsel elektron akışı, düşük ışıkta fotosentez için fizyolojik bir rol oynar. Nature Scientific Report 5: 1-12.