Hvordan fotosyntese genererer iltgas:Videnskaben forklaret

Af David Chandler Opdateret 24. marts 2022

TL;DR

Under fotosyntesens lette fase spaltes vand for at frigive frie iltatomer, der danner iltgas.

Lette reaktioner

Lysreaktionerne høster solenergi og omdanner den til kemisk energi til mørkereaktionerne. Sollys exciterer elektroner i klorofyl, som bevæger sig gennem en elektrontransportkæde og skaber en protongradient over thylakoidmembranen. ATP-syntase udnytter denne gradient til at producere ATP, mens NADP⁺ reduceres til NADPH. Disse molekyler driver kulhydratsyntesen i Calvin-cyklussen.

Cyclisk og ikke-cyklisk fotofosforylering

Fotofosforylering kan forekomme på to måder. Ved cyklisk fotofosforylering vender elektronen tilbage til fotosystemet efter at have aktiveret kæden og producerer ATP uden at danne NADPH. Ved ikke-cyklisk (lineær) fotophosphorylering overføres elektronen til sidst til NADP⁺, hvilket genererer NADPH og kræver en ny elektron fra vand. Denne omsætning driver iltudviklingen.

Kloroplaster

I eukaryote fotosyntetiske organismer foregår hele processen inde i kloroplaster. Disse organeller indeholder thylakoidmembraner, der danner stakke kaldet grana. Thylakoidmembranerne huser fotosystemerne og etablerer den protongradient, der er nødvendig for ATP-syntese. Mens alle fotosyntetiske organismer har thylakoidmembraner, er det kun eukaryoter, der indkapsler dem i kloroplaster.

Fotosystemer

Fotosystemer er pigment-proteinkomplekser indlejret i thylakoidmembranen. Klorofyl a sidder i kernen af ​​hvert fotosystem og fanger lysenergi og giver energi til elektroner. Klorofylet er også vært for et vandspaltende kompleks, der genopbygger den tabte elektron ved at oxidere vand og frigive ilt som et biprodukt.

Oxygendannelse

Når det vandspaltende kompleks oxiderer vand, spalter det et H2O-molekyle i to protoner og en elektron. To sådanne elektroner kombineres, og de frigjorte oxygenatomer fra to vandmolekyler danner et molekyle O₂. Fire elektroner skal derfor overføres for at generere et enkelt O₂-molekyle. De resulterende protoner bidrager til protongradienten over thylakoidmembranen, mens ATP og NADPH produceres til Calvin-cyklussen.