Fotosinteza este procesul prin care plantele și unele bacterii și protiste sintetizează molecule de zahăr din dioxid de carbon, apă și lumină solară. Fotosinteza poate fi împărțită în două etape: reacțiile dependente de lumină și reacțiile independente de lumină.
În timpul reacțiilor dependente de lumină, un electron este îndepărtat din molecula de apă, eliberând atomii de oxigen și hidrogen. Atomul de oxigen liber se combină cu un alt atom de oxigen liber pentru a forma o moleculă de oxigen gazos (O2), care apoi este eliberată în atmosferă.
Reacțiile dependente de lumină
Rolul principal al reacțiilor dependente de lumină este acela de a genera energia care apoi este utilizată în cadrul reacțiilor independente de lumină. Energia este preluată din lumina solară și este transferată electronilor. Pe măsură ce electronii trec prinbtr-o serie de molecule, se formează un gradient de protoni membranar. Protonii ”curg” prin membrană printr-o enzimă denumită ATP-sintază, care generează ATP (adenozintrifosfat), folosit apoi în reacțiile independente de lumină prin care dioxidul de carbon este utilizat la sinteza de zaharuri. Acest proces se numește fotofosforilare.
Fotofosforirarea ciclică și aciclică
Fotofosforilarea ciclică și aciclică se referă la sursa și destinația electronului utilizat pentru a crea gradientul de protoni și ATP. În fotofosforilarea ciclică, electronul reintră într-unul dintre fotosisteme, unde este reenergizat și repetă călătoria prin lanțul reacțiilor dependente de lumină.
Pe de altă parte, în ultima etapă a fotofosforilării aciclice, electronul duce la crearea unei molecule de NADPH, care este și ea utilizată în cadrul reacțiilor independente de lumină. Acest lucru face necesară pătruderea unui alt electron în sistem pentru a repeta reacțiile dependente de lumină și are ca rezultat formarea oxigenului din moleculele de apă.
Cloroplastele
Fotosistemele sunt structuri complexe de pigmenți localizate în membrana tilacoidă, care energizează electronii cu ajutorul luminii solare. Fiecare pigment este adaptat la o anumită porțiune a spectrului luminii. Pigmentul central este clorofila, care mai îndeplinește rolul de captare a electronului utilizat în reacțiile dependente la lumină ulterioare. În centrul moleculei de clorofilă se află ioni care se leagă de moleculele de apă. Pe măsură ce clorofila energizează un electron și îl trimite în afara fotosistemului, către moleculele receptoare, el este înlocuit cu un alt electron din molecula de apă.
Formarea oxigenului
După ce electronii sunt îndepărtați din moleculele de apă, acestea se scindează în atomii componenți. Atomii de oxigen proveniți de la două molecule de apă se combină pentru a forma oxigenul molecular (O2). Atomii de hidrogen, care sunt protoni singulari lipsiți de electronii lor, ajută la crearea gradientului de protoni din spațiul cuprinse între membranele tilacoide.
Oxigenul molecular este eliberat, iar centrul clorofilei se leagă de o nouă moleculă de apă pentru a repeta procesul. Datorită reacțiilor implicate, clorofila trebuie să energizeze patru electroni pentru a genera o singură moleculă de oxigen.
Sursa: Sciencing.com