ระยะการส่องสว่างของข้อกำหนดกลไกและผลิตภัณฑ์การสังเคราะห์แสง

ระยะ การเรืองแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง มันเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสังเคราะห์แสงที่ต้องมีแสง ดังนั้นแสงเริ่มต้นปฏิกิริยาที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในส่วนของพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี.

ปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ไทลาคอยด์ซึ่งมีการค้นพบเม็ดสีสังเคราะห์แสงที่ตื่นเต้นด้วยแสง นี่คือคลอโรฟิลล์ ไปยัง, คลอโรฟีลล์ ข และแคโรทีนอยด์.

เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขึ้นกับแสงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบหลายอย่าง จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดแสงภายในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ในทำนองเดียวกันการมีน้ำเป็นสิ่งจำเป็น.

ระยะการส่องสว่างของการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคือการก่อตัวของ ATP (adenosine triphosphate) และ NADPH (nicotinamide dinucleotide phosphate และ adenine) โมเลกุลเหล่านี้ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการตรึงคาร์บอนมอนอกไซด์₂ ในระยะมืด นอกจากนี้ในช่วงระยะนี้ O จะถูกปล่อยออกมา₂, ผลิตภัณฑ์ของการสลายตัวของโมเลกุล H₂O.

ดัชนี

• 1 ข้อกำหนด
  • 1.1 ความสว่าง
  • 1.2 เม็ดสี
• 2 กลไก
  • 2.1 ระบบภาพถ่าย
  • 2.2 -Fololysis
  • 2.3 -Fotophosphorylation
• 3 ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
• 4 อ้างอิง

ความต้องการ

สำหรับปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงที่เกิดขึ้นในการสังเคราะห์ด้วยแสงจำเป็นต้องเข้าใจคุณสมบัติของแสง ในทำนองเดียวกันก็จำเป็นต้องรู้โครงสร้างของเม็ดสีที่เกี่ยวข้อง.

เรื่องของแสง

แสงมีทั้งคลื่นและคุณสมบัติของอนุภาค พลังงานมาถึงโลกจากดวงอาทิตย์ในรูปแบบของคลื่นที่มีความยาวต่างกันหรือที่เรียกว่าสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า.

ประมาณ 40% ของแสงที่มาถึงดาวเคราะห์คือแสงที่มองเห็นได้ นี่คือช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 380-760 นาโนเมตร รวมถึงรุ้งทุกสีแต่ละอันมีความยาวคลื่นที่เป็นลักษณะเฉพาะ.

ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงคือสีม่วงถึงสีน้ำเงิน (380-470 นาโนเมตร) และสีแดงส้มถึงแดง (650-780 นาโนเมตร).

แสงยังมีคุณสมบัติของอนุภาค อนุภาคเหล่านี้เรียกว่าโฟตอนและเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นเฉพาะ พลังงานของโฟตอนแต่ละอันแปรผกผันกับความยาวคลื่นของมัน ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจะมีพลังงานมากขึ้น.

เมื่อโมเลกุลดูดซับโฟตอนของพลังงานแสงอิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งจะถูกกระตุ้น อิเล็กตรอนสามารถออกจากอะตอมและรับโดยโมเลกุลของตัวรับ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในช่วงแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง.

เม็ดสี

ในเมมเบรน thylakoid (โครงสร้างคลอโรพลาสต์) มีเม็ดสีหลายสีที่มีความสามารถในการดูดซับแสงที่มองเห็นได้ เม็ดสีที่แตกต่างกันจะดูดซับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน รงควัตถุเหล่านี้คือคลอโรฟิลล์แคโรทีนอยด์และไฟโคบิน.

แคโรทีนอยด์ให้สีเหลืองและส้มในพืช ไฟโบรบลินพบได้ในไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายสีแดง.

คลอโรฟิลล์ถือเป็นเม็ดสีสังเคราะห์แสงหลัก โมเลกุลนี้มีหางยาวไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำซึ่งทำให้มันจับกับเยื่อ thylakoid นอกจากนี้ยังมีแหวน porphyrin ที่มีอะตอมแมกนีเซียม ในวงแหวนนี้พลังงานแสงจะถูกดูดซับ.

คลอโรฟิลล์มีหลายประเภท คลอโรฟีลล์ ไปยัง มันเป็นรงควัตถุที่เข้ามาแทรกแซงโดยตรงมากขึ้นในปฏิกิริยาแสง คลอโรฟีลล์ ข ดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ และถ่ายโอนพลังงานนี้ไปยังคลอโรฟิลล์ ไปยัง.

ในคลอโรพลาสต์นั้นมีคลอโรฟิลล์เพิ่มขึ้นประมาณสามเท่า ไปยัง คลอโรฟิลล์อะไร ข.

กลไก

-photosystems

โมเลกุลของคลอโรฟิลล์และเม็ดสีอื่น ๆ จะถูกจัดเรียงภายในไทลาคอยด์ในหน่วยสังเคราะห์แสง.

แต่ละหน่วยสังเคราะห์แสงประกอบด้วยโมเลกุลคลอโรฟิลล์ 200-300 ไปยัง, คลอโรฟิลล์จำนวนเล็กน้อย ข, แคโรทีนอยด์และโปรตีน มันนำเสนอพื้นที่ที่เรียกว่าศูนย์ปฏิกิริยาซึ่งเป็นเว็บไซต์ที่ใช้พลังงานแสง.

เม็ดสีอื่น ๆ ที่มีอยู่เรียกว่าเสาอากาศเชิงซ้อน พวกมันมีหน้าที่ในการดักจับและส่งผ่านแสงไปยังศูนย์ปฏิกิริยา.

หน่วยสังเคราะห์แสงมีสองประเภทเรียกว่าระบบถ่ายภาพ พวกเขาแตกต่างกันตรงที่ศูนย์ปฏิกิริยาของพวกเขาเกี่ยวข้องกับโปรตีนต่างกัน พวกมันทำให้สเปกตรัมการดูดกลืนเปลี่ยนไปเล็กน้อย.

ในระบบถ่ายภาพ I คลอโรฟิลล์ ไปยัง เกี่ยวข้องกับศูนย์ปฏิกิริยามีการดูดซึมสูงสุดที่ 700 นาโนเมตร (P₇₀₀) ใน photosystem II ค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดเกิดขึ้นที่ 680 nm (P₆₈₀).

-photolysis

ในระหว่างกระบวนการนี้จะเกิดการแตกของโมเลกุลน้ำ มีส่วนร่วมใน photosystem II แสงของแสงกระทบกับโมเลกุล P₆₈₀ และผลักอิเล็กตรอนไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น.

อิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นนั้นได้รับจากโมเลกุลของไฟฟีโอฟินซึ่งเป็นตัวรับกลาง ต่อจากนั้นพวกเขาข้ามเมมเบรนไทลาคอยด์ซึ่งเป็นที่ยอมรับของโมเลกุลพลาสควิโนน ในที่สุดอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยัง P₇₀₀ ของระบบภาพถ่าย I.

อิเล็กตรอนที่ถูกถ่ายโอนโดย P₆₈₀ พวกเขาถูกแทนที่ด้วยคนอื่น ๆ จากน้ำ จำเป็นต้องมีโปรตีนที่มีแมงกานีส (โปรตีน Z) เพื่อทำลายโมเลกุลของน้ำ.

เมื่อ H หยุดพัก₂หรือโปรตอนสองตัวถูกปล่อยออกมา (H⁺) และออกซิเจน มันต้องการให้โมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลถูกปล่อยออกมาเพื่อปล่อยโมเลกุล O₂.

-ปฏิกิริยาโฟโตฟอสโฟรีเลชัน

โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นมีสองประเภทตามทิศทางของการไหลของอิเล็กตรอน.

โฟโตฟอสเฟตที่ไม่ใช่วัฏจักร

ทั้งระบบภาพถ่าย I และ II เกี่ยวข้องกับมัน มันเรียกว่าไม่ใช่วงจรเนื่องจากการไหลของอิเล็กตรอนไปในทิศทางเดียว.

เมื่อการกระตุ้นของโมเลกุลคลอโรฟิลล์เกิดขึ้นอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน.

มันเริ่มต้นในระบบถ่ายภาพ I เมื่อโมเลกุลแสง P ถูกดูดซับโดยโฟตอน₇₀₀. อิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นจะถูกถ่ายโอนไปยังตัวรับหลัก (Fe-S) ที่มีเหล็กและกำมะถัน.

จากนั้นมันจะผ่านไปยังโมเลกุลของเฟอร์ริดอกซิน ต่อจากนั้นอิเล็กตรอนไปที่โมเลกุลขนถ่าย (FAD) นี่ให้ผลเป็นโมเลกุลของ NADP⁺ ที่ลดลงเป็น NADPH.

อิเล็กตรอนที่ได้รับจาก photosystem II ในโฟโตไลซิสจะเข้าแทนที่อิเล็กตรอนที่ถูกถ่ายโอนโดย P₇₀₀. สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านห่วงโซ่การขนส่งที่เกิดจากเม็ดสีที่มีธาตุเหล็ก (cytochromes) นอกจากนี้ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับ plastocyanins (โปรตีนที่มีทองแดง).

ในระหว่างกระบวนการนี้โมเลกุล NADPH และ ATP จะถูกสร้างขึ้น เอนไซม์ ATPsintetase เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ ATP.

วัฏจักรฟอสฟอรัส

มันจะเกิดขึ้นเฉพาะในระบบถ่ายภาพ I เมื่อโมเลกุลของศูนย์ปฏิกิริยา P₇₀₀ ตื่นเต้นอิเล็กตรอนจะได้รับโดยโมเลกุล P₄₃₀.

ต่อจากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกรวมเข้าไปในห่วงโซ่การขนส่งระหว่างระบบถ่ายภาพทั้งสอง ในกระบวนการผลิตโมเลกุล ATP ซึ่งแตกต่างจาก photophosphorylation ที่ไม่ใช่วงจร NADPH ไม่ได้ผลิตหรือปล่อยออกมา₂.

ในตอนท้ายของกระบวนการขนส่งอิเล็กตรอนพวกเขากลับไปที่ศูนย์ปฏิกิริยาของระบบภาพถ่าย I ดังนั้นจึงเรียกว่าโฟโตฟอสเฟตโฟโตฟอสเฟต.

ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เมื่อสิ้นสุดระยะแสง O จะถูกปล่อยออกมา₂ เพื่อสิ่งแวดล้อมเป็นผลพลอยได้จาก photolysis ออกซิเจนนี้ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศและใช้ในการหายใจสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิก.  

ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอีกขั้นของแสงคือ NADPH โคเอ็นไซม์ (ส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่ไม่ใช่โปรตีน) ที่จะเข้าร่วมในการตรึง CO₂ ในช่วงวงจรคาลวิน (ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง).

ATP เป็นนิวคลีโอไทด์ที่ใช้ในการรับพลังงานที่จำเป็นในกระบวนการเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิต นี่คือการบริโภคในการสังเคราะห์กลูโคส.

การอ้างอิง

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke M Mittag, P Hegemann, G Finazzi และ J Minagaza (2016) photoreceptor แสงสีฟ้าเป็นสื่อกลางในการควบคุมความคิดเห็นของการสังเคราะห์ด้วยแสง ธรรมชาติ 537: 563-566.
2. Salisbury F และ Ross C (1994) สรีรวิทยาของพืช กลุ่มบรรณาธิการ Iberoamerica เม็กซิโก, DF 759 หน้า.
3. โซโลมอน E, L Berg และ D Martín (1999) ชีววิทยา ฉบับที่ห้า MGraw-Hill บรรณาธิการ Interamericana เม็กซิโกซิตี้ 1237 หน้า.
4. Stearn K (1997) ชีววิทยาพืชเบื้องต้น สำนักพิมพ์ WC Brown ประเทศสหรัฐอเมริกา 570 หน้า.
5. Yamori W, T Shikanai และ A Makino (2015) Photosystem I การไหลของอิเล็กตรอนแบบวัฏจักรผ่านคลอโรพลาสต์คอมเพล็กซ์คล้าย NADH dehydrogenase ของ NADH ทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง รายงานวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ 5: 1-12.