Állítólag a fotoszintézis az a módszer, amellyel a növények maguk készítik el táplálékukat a nap, a víz és a szén-dioxid felhasználásával.
Van egy érintett hely, amelyet stromának hívnak, és ez az a hely, ahol a fotoszintézis fényfüggetlen reakciója zajlik zajlik. Számos enzimet tartalmaz, amelyek az ATP-vel és a NADPH-val együtt működnek a szén rögzítésében.
A legtöbb életforma a fotoszintézis folyamatától függ. Ezt a módszert a növények, kevés baktérium, algák hajtják végre, amelyek segítenek a sugarak energiájának megkötésében oxigén előállításához, majd a kémiai energiát glükóz, azaz cukor formájában tárolják. A növényevők általában növények fogyasztásával, a húsevők pedig a növényevők elfogyasztásával jutnak energiához.
Ekkor a növények hajlamosak szén-dioxidot és vizet is felvenni a talajból és a levegőből. Miközben a belsejében sejtek a növény oxidációja történik víz ami azt jelenti, hogy az elektronok elvesznek, és egyben a szén-dioxid is csökkentik magukat és akkor nyeri az elektronokat. Ennek köszönhetően a víz oxigénné alakul.
A víz oxigénné történő átalakulásával a szén-dioxid is glükózzá alakul. A növény hajlamos engedje el az oxigént ismét a levegőben, majd a fennmaradó energiát a glükóz molekulákban tárolja. Vannak kloroplasztiszok belsejében növényi sejt és ezek kis organellumok. Segít a napból származó energia tárolásában. A tilakoid belsejében membránok is találhatók, amelyek segítik a kloroplasztot.
A fotoszintézisben fényfüggetlen reakció megy végbe, amihez nincs szükség fényre, így a pigmentet úgy hívják, mint a klorofill, nem felelős érte, mivel segíti a fény elnyelését. Ebben az időben a klorofill hajlamos elnyelni az energiát a vörös és kék hullámok majd visszaveri a zöld hullámokat is, amitől zöld színűvé válik. Van mindkettő fényfüggetlen reakció a fotoszintézisben és fényfüggő is.
Mi a fényfüggetlen reakció a fotoszintézisben?
A fotoszintézis minden növényben közös folyamat, és egyben létfontosságú, amely segíti a táplálék előállítását és energiát ad neki.
Ennek a módszernek a hátterében sok lépés található, így két létfontosságú lépésre bontható: a fotoszintézis fényfüggetlen reakciójára és a fotoszintézis fényfüggő fázisára.
A fénytől függő reakció a tilakoidban megy végbe, és a napsugarakat igényli, ezért a fotoszintézisben fényfüggő reakciónak nevezzük. A klorofill hajlamos a naphullámokból származó energiát fényként elnyelni és kémiai energiává átadni NADHP és ATP molekulák formájában.
Másrészt a fotoszintézis fényfüggetlen reakcióját hívják létre Calvin ciklus és a stromában játszódik, amely a tilakoidok membránja és a kloroplaszt membránja között van, és nincs szüksége fényre, ezért fényfüggetlen reakció a fotoszintézisben. Ebben a fázisban a NADPH és az ATP molekulákból származó energiát használják fel a szénhidrátmolekulák, például a glükóz molekulák szén-dioxidból történő összeállítására.
Nem mindegyik formája alkalmas a fotoszintézisre. Vannak többféle rendelkezésre álló fotoszintézis, amely magában foglalja a fényfüggetlen reakciót a fotoszintézisben, valamint a függő reakciót, valamint a C4 és C3 fotoszintézis. A növények többsége a C3 módszerét használja. A Calvin-ciklus idején egy három szénatomos terméket 3-foszfoglicerinsavnak neveznek, amely glükózzá válik.
Másrészt a C4 egy négygyűrűs szénterméket készít, amely közbenső, majd beleköp szén-dioxid és a Calvin-ciklus idején ismét három alakú vegyületté. A C4 legjobbja az, hogy jó szén-dioxid-szintet állít elő, majd lehetővé teszi a növényeket fenntartani a környéken, nem sok vizet vagy fényt használva. A C3-at Calvin-ciklusnak nevezik.
Hol játszódik le a fényfüggő reakció a fotoszintézisben?
A kloroplasztot kettős típusú membrán veszi körül, amelynek van egy külső és egy belső membránja. Ez megegyezik a mitokondriumokéval.
A fényfüggő reakció a tilakoidokban látható. A reakció úgy megy végbe, hogy a klorofill pigmentjei a tilakoidok membránjaiban jelennek meg, amelyek segítenek a napenergia kinyerésében.
Ennek a fényfüggő reakciónak az a motívuma, hogy sok energiát gyűjtenek össze a dunsztból, majd vízmolekulákká bontják le NADPH és ATP előállítására. A molekulák hajlamosak energiát raktározni, amit a fotoszintézis fényfüggetlen reakciójában használnak fel. A kloroplasztok azok a pigmentek, amelyek zöldek és a klorofillban láthatók.
A kloroplasztok azok, amelyek segítenek elnyelni a napfényt. A tilakoidok membránjai és a fehérjekomplexumban, amelyet 1. és 2. fotorendszernek neveznek. A fényfüggő reakciósorozat akkor kezdődik, amikor a nap eléri a a klorofill molekula és a fotoszintézisben látható 2. Ez gerjeszti az elektront, majd elhagyja a klorofill molekulát.
Miután elhagyták a molekulát, láthatóan haladnak a tilakoidok membránján keresztül hordozó fehérjék amelyet elektronszállítási láncnak nevezünk. Jelenleg a 2. fotoszintézis hatására a vízmolekulák kiköpődnek, hogy elveszítsék elektron nyert vissza majd feltölti az általa létrehozott energiavákuumot. Ezt a módszert elhasználják az emberek által de megbukott a laborokban. A vízmolekulák mindegyike két hidrogénmolekulára bomlik, és csak egy molekulára az oxigénre.
Az oxigén olyan termékként szabadul fel, aminek semmi haszna, ha összeszereljük, hogy újra csatlakozzon. A hidrogén ionjai ben épülnek fel nagyobb koncentráció a tilakoidok lumenében. Hajlamosak áthaladni az ATP-szintáz nevű enzimen, majd a mozgáson keresztül biztosítja az energiát ez szükséges ahhoz, hogy az ADP-foszfát harmadára felmenjen az ATP előállításához. Ez az energia szükséges a sejtkészítő eljárásokhoz, amelyek során a glükózt is lebontják, hogy később ATP-t termeljenek a légzés után.
Hol játszódik le a fényfüggetlen reakció?
A kloroplaszt belső részének más membránja is van, és ez a tilakoid membrán, amely sokféle formában össze van hajtva a korongok kötegeivel.
A fotoszintézis fényfüggetlen reakciója a stromán belül megy végbe. Számos enzimet tartalmaz, amelyek segítik a NADPH és az ATP munkáját, majd a szén-dioxidból a szén-dioxidot a glükózba épülő molekulákba kötik le.
A fényfüggetlen reakció célja a fotoszintézisben a glükózmolekulák összegyűjtése. Ez az élelmiszer-előállítási folyamat része, amelyhez szén-dioxidra van szükség, amelyet levegő juttat a növényeknek. A növények a szén-dioxidból nyerik a szenet, majd glükózblokkokat állítanak elő. A stromában található enzimet rubisco-nak nevezik, amely a RubP öt szénmolekulájához kötődik, és összekapcsolódik a szén-dioxid molekulával.
Ez egy hat szénatomos molekulát hoz létre, amely újra felbomlik három szénatomos molekulákká. A fotoszintézis fényfüggetlen reakciójának ez a része szén rögzítés. Ezt követően az energiahordozók felveszik a fényfüggő reakció hozzájárulásáért. A NADPH és az ATP a 3 foszfoglicerát mindegyikén osztoznak egy hidrogénatomon, majd két molekulát képeznek az egyszerű cukorból, az úgynevezett G3P. Végül a molekulákat glükóz előállítására használják.
A fotoszintézis fényfüggetlen reakciójának ezt a részét szénnek nevezik, és más néven csökkentés. A Calvin-ciklus egyszerre 6 molekula szén-dioxidot használ fel, és ez azt mutatja, hogy a G12P-ből 3 molekula van. Ennek ellenére a molekulák közül csak kettőt perelnek be glükózmolekulák előállítására, a többiről azt mondják, hogy újrahasznosított vissza a RubP-hez, hogy ez a ciklus újra lefusson.
Hogyan keletkezik ATP a fényreakciókban?
A módszerről azt mondják, hogy a fényreakció területén két másik folyamatot is befejez, amelyek közül az egyik ATP-t, a másik pedig NADPH-t termel.
A fehérjék hajlamosak a tilakoidon kívülre diffundálni az ATP-szintázon keresztül, amely ATP-t termel. Amikor az elektron eléri a PSI-t, összekapcsolja a klorofillt egy egyedi párral, majd fényelnyelésével újra gerjeszti.
Az elektronok hajlamosak a fotoszintézis két típusa közötti láncban átjutni, ahol az 1. fotoszintézis NADPH-t, majd a második ATP-t termel. A fotoszintézis fényfüggetlen reakciójában és a másikban is vizet köpnek ki, hogy az elektronok számára szolgáljanak, majd oxigént adnak le melléktermék formájában ADP-ből foszfát hozzáadásával ATP-t állítanak elő.
A protonok az enzimen keresztül diffundálnak ki a tilakoid lumenből, ATP szintáz, ATP-t termel a folyamat során. Amint az elektron eléri a PSI-t, klorofilljához csatlakozik egy speciális pár, és a fény elnyelésével újra gerjeszti. A fotoszintézis folyamata során fény áthatol a sejtbe, és átjut a kloroplasztiszba. A fényenergiát a szemcséken lévő klorofill-molekulák fogják fel. A fényenergia egy része kémiai energiává alakul.
A folyamat során foszfátot adnak a molekulához, ami ATP képződését okozza. A fényreakciók során a víz felhasad, elektronforrást biztosítva, és kéttermékként O2-t bocsát ki. A vízből származó H+ elektronok a NADP+-t NADPH-vá redukálják. A fényreakciók ATP-t is termelnek az ADP-ből foszfát hozzáadásával. A fotoszintézis fényfüggő reakcióinak fő feladata ATP-molekulák előállítása oxidációs-redukciós reakciókkal, ill. kemiomózis reakciók kloroplasztiszokban.
Hogyan használják az ATP-t és a NADPH-t a fotoszintézisben?
A reakciók során a napfényt energiaként pereljük be, és ennek felhasználásával a víz oxidálódik, majd az elektronokat átadja a NADP-nek, így NADPH keletkezik.
Egyszerűen fogalmazva, mindkettőt az elektrontranszport-láncnak nevezett folyamat állítja elő. A fényreakciók idején víz kerül felhasználásra, és oxigént termel. Ez nappal történik, a nap igénye szerint.
A fényenergia egy részét az ADP ATP-vé alakítására használják fel. Az ATP-t és a NADPH-t ezt követően állítják elő, majd beperelték, hogy a cukrot a Calvin-ciklus idején állítsák elő. Az ATP és a NADPH együtt készül. A fotoszintézis kettőben megy végbe szakaszok, amelyek a napfényt a NADPH és az ATP szintézisére hajtják.
A nem ciklikus fotofoszforilációnak nevezett folyamatban (a fényfüggő reakciók „standard” formája) az elektronokat eltávolítják a vízből, és áthaladnak a PSII-n és a PSI-n, mielőtt a NADPH-ba kerülnének. Ehhez a folyamathoz a fényt kétszer kell elnyelni, egyszer minden fotorendszerben, és ez ATP-t termel. Az ATP felhasználható energia tárolására a jövőbeli reakciókhoz, vagy visszavonható a reakciók kifizetésére, amikor a sejtnek energiára van szüksége.
Az állatok a táplálék lebontásából nyert energiát ATP-ként tárolják. Hasonlóképpen, a növények ATP-molekulákban rögzítik és tárolják a fényből származó energiát a fotoszintézis során. A NADPH egy elektronhordozó, amely elfogad egy pár nagy energiájú elektront, és energiájuk nagy részével együtt átadja őket egy másik molekulának. A NADPH nagy szerepet játszik a fénytől független reakcióban, amikor az ATP-vel együtt nagy energiájú cukrok előállítására használják.
Az ATP és a NADPH szerepe a Calvin-ciklusban
Ezeknek a nagyon egyszerű lépésfüggvénye az elektronok előállítása, energiatermelés, majd hidrogénatomok előállítása a Calvin-ciklusban.
Az ATP-ről azt mondják, hogy az energiaforrás, és míg az NDPH redukálja azt az anyagot, amely a fényenergiához ad, az elektronok cukrot termelnek. A Calvin-ciklus alkotja a szénmolekulák közül hármat és a szintén G3P-t.
A két létfontosságú szerep az, hogy a fotoszintézisben a fényfüggő fázis és a fényfüggetlen reakció együtt működjön, valamint energiaforrásként működjön, hogy elvonja az energiát a naptól, hogy a fényfüggetlen reakció a fotoszintézisben segítsen ételt készíteni magának. Néhány Calvin ciklus szüksége van ATP-re és egyéb NADPH-ra.
Ezt a reakciót a rubisco enzim katalizálja. A második szakaszban hat ATP-t és hat NADPH-t használnak a hat 3-PGA molekula hat molekulájává egy háromszéntartalmú cukor (G3P) átalakítására. Ezt a reakciót redukciónak tekintik, mivel a NADPH-nak elektronjait a három szénatomos intermedier hogy G3P. Mindkét molekula energiát hordozni; a NADPH esetében redukáló ereje van, amelyet a szénhidrátmolekulák előállítási folyamatának táplálására használnak fényfüggetlen reakciókban.
