3.2: Легка сцена

Last updated

Oct 24, 2022
Save as PDF
- 3.1: Відкриття фотосинтезу
- 3.3: Ферментативна стадія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Учасники світлової сцени включають фотосистеми («хлорофіл»), світло, воду, АТФазу, протони та носій водню (NADP $^+$ ).

Основна ідея легкої стадії полягає в тому, що клітці потрібен АТФ для збирання (пізніше) вуглекислого газу в цукор (рис. $\PageIndex{2}$ ). Щоб зробити АТФ, осередку потрібен електричний струм: протонний насос. Щоб зробити цей струм, клітці необхідна різниця електричного заряду (різниця потенціалів) між тилакоїдними (везикула або мембранний кишеню) і матричним (стромою) відділеннями хлоропласта (рис. 2.3.1). Щоб змінити цю різницю, клітці потрібно відокремити іони: позитивно заряджені йдуть зовні і залишаються всередині, негативно заряджені йдуть зсередини назовні. Для відокремлення клітині потрібен енергетичний прискорювач - сонячні промені, вловлені молекулами хлорофілу, вбудованими в тилакоїдну мембрану. Молекула хлорофілу неполярна (аналогічно мембранним ліпідів) і містить магній (Mg). Легко порушити молекулу хлорофілу світлом; збуджений хлорофіл може вивільнити електрон, якщо енергія світла досить висока.

Щоб зробити вуглеводні гідрати з вуглекислого газу (СО, $_2$ мабуть, не має водню), клітці потрібні атоми водню (H) від носія водню, NADP+який в кінці світлової стадії стає NADPH.

Основна подія світлової стадії полягає в тому, що хлорофіл реагує зі світлом, даючи електрон ( $e^-$ ) і перетворюючись на оксигенацію, позитивно заряджену молекулу. Потім електрон, протон і NADP $^+$ реагують на вихід NADPH, який пізніше братиме участь у ферментативних реакціях. Позитивно

Знімок екрана 2019-01-03 в 9.19.13 PM.png — Малюнок $\PageIndex{1}$ Пояснення експерименту Ф.Блекмана (1905 р.). A - низьке освітлення, мало темпера- турний ефект; B - високе світло, значний температурний ефект.

заряджений хлорофіл надзвичайно активний хімічно, тому розщеплює молекули води («фотоліз води») на протони (які накопичуються всередині тилакоїда), кисень (О $_2$ ) і електрон. Електрон повертається до хлорофілу. Коли збільшується градієнт досягає порогу, протонний насос починає працювати, коли протони (Н $^+$ ) проходять по градієнту. Енергія проходження протонів дозволяє синтез АТФ з АДФ і Р $_i$ (неорганічного фосфату). З іншого боку мембрани ці протони утворюють воду з гідроксидними іонами.

У попередньому пункті «хлорофіл» - це фактично дві фотосистеми: фотосистема II (Р680) і фотосистема I (Р700). Фотосистема II (містить хлорофіл і каротини) важливіше. Він розщеплює воду, робить протон градієнтом, а потім АТФ, і пересилає електрони до фотосистеми I. Фотосистема I містить тільки хлорофіли і робить NADPH.

Зрештою, легка стадія починається від світла, води, NADP $^+$ , ADP і призводить до накопичення енергії (АТФ) та водню (NADPH) з виділенням кисню, який є своєрідним вихлопним газом (рис. 2.3.1).

Знімок екрана 2019-01-03 в 9.19.26 PM.png — $\PageIndex{2}$ Малюнок Логічний ланцюг реакцій легкої стадії (носій водню не показаний).