Fase cahaya fotosintesis: mekanisme dan produk

cahaya fase dari fotosintesis adalah bagian dari proses fotosintesis yang membutuhkan kehadiran cahaya. Dengan demikian, cahaya memulai reaksi yang menghasilkan transformasi sebagian energi cahaya menjadi energi kimia.

Reaksi biokimia terjadi di tilakoid dari kloroplas , dimana pigmen fotosintesis yang gembira dengan cahaya. Ini adalah klorofil a , klorofil b, dan karotenoid.

Fase cahaya fotosintesis: mekanisme dan produk

Fase terang dan fase gelap. Maulucioni [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons

Beberapa unsur diperlukan agar reaksi yang bergantung pada cahaya dapat terjadi . Sebuah sumber cahaya dalam spektrum terlihat diperlukan. Demikian juga, keberadaan air sangat dibutuhkan.

Produk akhir dari fase terang fotosintesis adalah pembentukan ATP (adenosine triphosphate) dan NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Molekul-molekul ini digunakan sebagai sumber energi untuk fiksasi CO 2 di fase gelap . Demikian juga, selama fase ini, O 2 dilepaskan , produk dari pemecahan H 2 O molekul .

Indeks artikel

Persyaratan

Fase cahaya fotosintesis: mekanisme dan produk

Agar reaksi tergantung cahaya dalam fotosintesis terjadi, pemahaman tentang sifat-sifat cahaya diperlukan. Demikian juga, perlu diketahui struktur pigmen yang terlibat.

Cahaya

Cahaya memiliki sifat gelombang dan partikel. Energi mencapai Bumi dari matahari dalam bentuk gelombang dengan panjang yang berbeda, yang dikenal sebagai spektrum elektromagnetik.

Sekitar 40% dari cahaya yang mencapai planet ini adalah cahaya tampak. Ini ditemukan dalam panjang gelombang antara 380-760 nm. Ini mencakup semua warna pelangi, masing-masing dengan panjang gelombang yang khas.

Panjang gelombang yang paling efisien untuk fotosintesis adalah dari ungu ke biru (380-470 nm) dan dari merah-oranye ke merah (650-780 nm).

Cahaya juga memiliki sifat partikel. Partikel-partikel ini disebut foton dan mereka terkait dengan panjang gelombang tertentu. Energi setiap foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi energinya.

Ketika sebuah molekul menyerap foton energi cahaya, salah satu elektronnya menjadi berenergi. Elektron dapat meninggalkan atom dan diterima oleh molekul akseptor. Proses ini terjadi pada fase terang fotosintesis.

Pigmen

Di dalam membran tilakoid (struktur kloroplas) terdapat berbagai pigmen dengan kemampuan menyerap cahaya tampak. Pigmen yang berbeda menyerap panjang gelombang yang berbeda. Pigmen tersebut adalah klorofil, karotenoid, dan fikobilin.

Karotenoid memberikan warna kuning dan jingga yang ada pada tumbuhan . Phycobilins ditemukan di cyanobacteria dan ganggang merah.

Klorofil dianggap sebagai pigmen fotosintesis utama. Molekul ini memiliki ekor hidrokarbon hidrofobik yang panjang, yang membuatnya tetap melekat pada membran tilakoid. Selain itu, ia memiliki cincin porfirin yang mengandung atom magnesium. Energi cahaya diserap di cincin ini.

Ada berbagai jenis klorofil. Klorofil a adalah pigmen yang mengintervensi paling langsung dalam reaksi terang. Klorofil b menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dan mentransfer energi ini ke klorofil a .

Sekitar tiga kali lebih banyak klorofil a ditemukan di kloroplas daripada klorofil b .

Mekanisme

-fotosistem

Molekul klorofil dan pigmen lainnya diatur dalam tilakoid menjadi unit fotosintesis.

Setiap unit fotosintesis terdiri dari 200-300 molekul klorofil a , sejumlah kecil klorofil b , karotenoid, dan protein. Ada daerah yang disebut pusat reaksi, yaitu tempat yang menggunakan energi cahaya.

Fase cahaya fotosintesis: mekanisme dan produk

Gambar: Fase cahaya fotosintesis. Pengarang: Somepics. https://es.m.wikipedia.org/wiki/File:Thylakoid_membrane_3.svg

Pigmen lain yang ada disebut kompleks antena. Mereka memiliki fungsi menangkap dan melewatkan cahaya ke pusat reaksi.

Ada dua jenis unit fotosintesis, yang disebut fotosistem. Mereka berbeda karena pusat reaksi mereka terkait dengan protein yang berbeda. Mereka menyebabkan sedikit pergeseran dalam spektrum penyerapan mereka.

Pada fotosistem I, klorofil a yang berasosiasi dengan pusat reaksi memiliki puncak serapan 700 nm (P 700 ). Pada fotosistem II puncak serapan terjadi pada 680 nm (P 680 ).

-Fotolisis

Selama proses ini pemecahan molekul air terjadi. Fotosistem II berpartisipasi. Sebuah foton cahaya menumbuk molekul P 680 dan mendorong elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Elektron tereksitasi diterima oleh molekul feofitin, yang merupakan akseptor perantara. Selanjutnya, mereka melintasi membran tilakoid di mana mereka diterima oleh molekul plastoquinone. Elektron akhirnya ditransfer ke P 700 fotosistem I.

Elektron yang dilepaskan oleh P 680 digantikan oleh elektron lain dari air. Sebuah protein yang mengandung mangan (protein Z) diperlukan untuk memecah molekul air.

Ketika H 2 O rusak , dua proton (H + ) dan oksigen dilepaskan. Dua molekul air diperlukan untuk dibelah agar satu molekul O2 dapat dilepaskan .

-fotofosforilasi

Ada dua jenis fotofosforilasi, tergantung pada arah aliran elektron.

Fotofosforilasi non-siklik

Baik fotosistem I dan II terlibat di dalamnya. Disebut non-siklus karena aliran elektron hanya mengalir dalam satu arah.

Ketika molekul klorofil tereksitasi, elektron bergerak melalui rantai transpor elektron.

Ini dimulai di fotosistem I ketika foton cahaya diserap oleh molekul P 700 . Elektron tereksitasi ditransfer ke akseptor primer (Fe-S) yang mengandung besi dan belerang.

Kemudian berlanjut ke molekul ferredoxin. Selanjutnya, elektron menuju molekul pengangkut (FAD). Ini memberikannya ke molekul NADP + yang mereduksinya menjadi NADPH.

Elektron yang ditransfer oleh fotosistem II dalam fotolisis akan menggantikan elektron yang ditransfer oleh P 700 . Ini terjadi melalui rantai transpor yang terdiri dari pigmen yang mengandung besi (sitokrom). Selain itu, plastocyanin (protein yang menghadirkan tembaga) juga terlibat.

Selama proses ini, baik molekul NADPH dan ATP diproduksi. Untuk pembentukan ATP, enzim ATPsynthetase mengintervensi.

Fotofosforilasi siklik

Ini hanya terjadi di fotosistem I. Ketika molekul pusat reaksi P 700 tereksitasi, elektron diterima oleh molekul P 430 .

Kemudian, elektron dimasukkan ke dalam rantai transpor antara dua fotosistem. Dalam prosesnya, molekul ATP diproduksi. Tidak seperti fotofosforilasi nonsiklik, NADPH tidak diproduksi dan O 2 tidak dirilis .

Pada akhir proses transpor elektron, mereka kembali ke pusat reaksi fotosistem I. Karena alasan ini, ini disebut fotofosforilasi siklik.

Produk akhir

Pada akhir fase cahaya, O 2 dilepaskan ke lingkungan sebagai oleh-produk fotolisis. Oksigen ini keluar ke atmosfer dan digunakan dalam respirasi organisme aerobik.

Produk akhir lain dari fase cahaya NADPH, koenzim (bagian dari enzim non-protein) yang akan berpartisipasi dalam fiksasi CO 2 selama siklus Calvin (fase gelap fotosintesis).

ATP adalah nukleotida yang digunakan untuk memperoleh energi yang diperlukan dalam proses metabolisme makhluk hidup. Ini dikonsumsi dalam sintesis glukosa.

Referensi

  1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi dan J Minagaza (2016) Fotoreseptor cahaya biru memediasi regulasi umpan balik fotosintesis. Alam 537: 563-566.
  2. Salisbury F dan C Ross (1994) Fisiologi Tumbuhan. Grupo Editorial Iberoamérica. Meksiko DF. 759 hal.
  3. Solomon E, L Berg dan D Martín (1999) Biologi. Edisi kelima. Editor MGraw-Hill Interamericana. Meksiko DF. 1237 hal.
  4. Stearn K (1997) Pengantar biologi tanaman. Penerbit WC Brown. PENGGUNAAN 570 hal.
  5. Yamori W, T Shikanai and A Makino (2015) Fotosistem I aliran elektron siklik melalui kloroplas NADH seperti kompleks dehidrogenase melakukan peran fisiologis untuk fotosintesis pada cahaya rendah. Laporan Ilmiah Alam 5:1-12.