Что такое светозависимая реакция?

Зеленые растения синтезируют необходимую им пищу, и все другие организмы зависят от них в своих потребностях. Зеленые растения осуществляют фотосинтез — физико-химический процесс, при котором они используют световую энергию для запуска синтеза органических соединений. Фотосинтез можно определить как синтез углеводов зелеными органами растения в присутствии солнечного света из СО2 и Н2О. Фотосинтез представляет собой сенсибилизированный физико-химический механизм окисления и восстановления, при котором вода окисляется, а СО ₂ восстанавливается. Углерод и кислород, присутствующие в углеводах, образуются из углекислого газа, а водород — из воды. Кислород, образующийся при фотосинтезе, поступает из воды, а не из CO ₂ . Кислород, присутствующий в воде продукта, поступает из CO _{2 ,} а его водород поступает из воды субстрата. В результате этого процесса образуется около 170 миллиардов тонн сухого вещества в пересчете на углерод, из них 55 миллиардов тонн ежегодно образуются в океанах. Фотосинтез — единственный естественный процесс, при котором кислород выделяется в атмосферу. Для фотосинтеза необходимы хлорофилл (зеленый пигмент листьев), свет и СО2.

Легкая реакция

Световая реакция нуждается в свете для производства богатых энергией органических молекул (АТФ и НАДФН), которые инициируются главным образом зеленым пигментным хлоропластом. Световая реакция или фотохимическая фаза включает поглощение света, расщепление воды, выделение кислорода и образование высокоэнергетических химических промежуточных соединений, АТФ и НАДФН. В процесс вовлечено несколько комплексов. Светопоглощающие пигменты расположены в мембранах тилакоидов. Пластинки стромы лишены НАДФ-редуктазы и ФС2, а наружные стенки и края концевых тилакоидов гран представляют собой непрессированные области, а оставшиеся мембраны тилакоидов гран представляют собой прижатые области. В мембранах тилакоидов имеются белковые комплексы, к которым присоединены молекулы пигмента.

Фотосистема

В мембране тилакоидов есть два типа фотосистем. Фотосистема 2 (PS2) функционирует первой (номер отражает порядок открытия) и лучше всего поглощает длину волны 680 нм. Хлорофилл реакционного центра PS2 называется P680. Фотосистема 1 (PS1) лучше всего поглощает длину волны 700 нм. Хлорофилл реакционного центра PS1 называется P700. Мембраны тилакоидов хлоропластов имеют два вида фотосистем, каждая со своими молекулами. Пигменты организованы в два дискретных фотохимических светособирающих комплекса (LHC) внутри фотосистемы 1 (PS1) и фотосистемы 2 (PS2). Это имена в последовательности их открытия, а не в той последовательности, в которой они функционируют при световой реакции. БАК состоит из сотен молекул пигмента, связанных с белками. Каждая фотосистема имеет все пигменты (кроме одной молекулы хлорофилла а), образующие светособирающую систему, также называемую антеннами. Эти пигменты помогают сделать фотосинтез более эффективным, поглощая свет с разной длиной волны. Одна молекула хлорофилла образует реакционный центр. Реакционный центр различен в обеих фотосистемах. В ФС1 реакционный центр хлорофилла а имел пик поглощения при 700 нм, поэтому он называется Р700, тогда как в ФС2 он имеет максимум поглощения при 680 нм и называется Р680. Все фотосинтезирующие организмы, выделяющие кислород, содержат Хл-а и два типа фотосистем (ФС1 и ФС2). Фотосинтезирующие бактерии, не выделяющие кислород, лишены Хл-а и ФС2.

Красная капля и эффект Эмерсона

Эмерсон и его коллеги подвергали растения хлореллы воздействию только одной длины волны света за раз и измеряли квантовый выход. Такой свет с одной длиной волны называется монохроматическим светом. Он построил график квантового выхода с точки зрения эволюции O² при различных длинах волн видимого света. Он провел это исследование, чтобы определить длину волны видимого света. Кроме того, он провел это исследование, чтобы определить длину волны, при которой фотохимический выход кислорода был максимальным. Выход был почти постоянным в области 600-680 нм (красная область), падение выхода фотосинтеза за пределы красной области спектра называется красной каплей или первым эффектом Эмерсона. Предполагается, что это связано с неработающей ПС-2. Эмерсон и его коллеги модифицировали предыдущие эксперименты, используя более короткие длины волн света (красный свет) вместе с более длинными световыми волнами (дальний красный свет с длиной волны более 680 нм). Они обнаружили, что монохроматический свет с большей длиной волны (дальний красный свет), дополненный светом с более короткой длиной волны (красный свет), увеличивает выход фотосинтеза по сравнению с суммой выхода по сравнению с суммой выхода, когда две фотосистемы работают независимо. . Это привело к концепции двух фотосистем. Это увеличение выхода фотосинтеза называется эффектом усиления Эмерсона или вторым эффектом Эмерсона. Количество фотонов (квантов), необходимое для высвобождения одной молекулы кислорода в процессе фотосинтеза, называется квантовой потребностью (8 квантов). Количество молекул кислорода, высвобождаемых на фотон при фотосинтезе, называется квантовым выходом. На каждые восемь фотонов поглощенного света высвобождается одна молекула кислорода, следовательно, квантовый выход равен 1/8 = 0,025.

Ключевые моменты

• Реакция на свет улавливает энергию солнца и преобразует ее в составную энергию, которая откладывается в НАДФН и АТФ.
• Кислород доставляется как побочный эффект.

Разница между реакцией на свет и реакцией на темноту

Концептуальные вопросы

Вопрос 1: К какому типу света обычно чувствителен хлорофилл?

Отвечать:

Blue and Red are the variety to which chlorophylls are generally delicate. Leaves are green thus they mirror the green frequency of white light. The chlorophyll shade most proficiently retains those frequencies which lie in the red and blue light districts of white light.

Вопрос 2: Что такое БАК? Где он присутствует?

Отвечать:

LHC means Light-Harvesting complex. It is present in photosystem 1 (PS-1) and photosystem 2 (PS-2).

Вопрос 3: Объясните фотолиз воды?

Отвечать:

The splitting of water into hydrogen, oxygen, and electrons in photosystem 2 (PS-2).

Вопрос 4: Каковы максимальные значения удержания для сообществ реагирования на ИУ-1 и ИУ-2?

Отвечать:

The photosystem 1 has the absorption maxima of 700 nm, and the photosystem 2 reaction center has the absorption maxima of 680nm.

Вопрос 5: Что такое световая реакция?

Отвечать:

The light response is additionally called the Photochemical stage. It incorporates light assimilation, water parting, oxygen discharge, and the arrangement of high-energy synthetic intermediates (ATP and NADPH).

Вопрос 6: Каковы 4 стадии реакции на свет?

Отвечать:

Light assimilation in PSII. At the point when light is consumed by one of the many colors in photosystem II, energy is passed internally from one shade to another until it arrives at the response place.

• ATP combination.
• Light assimilation in PSI.
• NADPH development.