Hvordan iltgas produceres under fotosyntese?

Fotosyntese er processen, hvor planter og nogle bakterier og protister syntetiserer sukkermolekyler fra kuldioxid, vand og sollys. Fotosyntese kan opdeles i to faser - den lysafhængige reaktion og de lysafhængige (eller mørke) reaktioner. Under lysreaktionerne fjernes en elektron fra et vandmolekyle, der frigør oxygen- og hydrogenatomerne. Det frie oxygenatom kombinerer med et andet frit oxygenatom for at producere iltgas, som derefter frigives.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Oxygenatomer opstår under lyset proces med fotosyntese, og to oxygenatomer kombineres derefter til dannelse af iltgas.

Lysreaktioner

Det primære formål med lysreaktionerne i fotosyntese er at generere energi til brug i de mørke reaktioner. Energien høstes fra sollys, som overføres til elektroner. Når elektronerne passerer gennem en række molekyler, dannes en protongradient membraner. Protonerne strømmer tilbage på tværs af membranen gennem et enzym kaldet ATP-syntase, der genererer ATP, et energimolekyle, der anvendes i de mørke reaktioner, hvor kuldioxid anvendes til fremstilling af sukker. Denne proces kaldes photophposphorylation.

Cyklisk og ikkecyklisk fotofosforylering

Cyklisk og ikke-cyklisk fotofosforylering henviser til kilden og bestemmelsen af ​​den elektron, der anvendes til at generere protongradienten og igen ATP. Ved cyklisk fotophosphorlation recirkuleres elektronen tilbage til et fotosystem, hvor det genoptages og gentager sin rejse gennem lysreaktionerne. I ikke-cyklisk fotofosforylering er elektronens endelige trin imidlertid i oprettelsen af ​​et NADPH-molekyle, som også anvendes i de mørke reaktioner. Dette kræver indgangen af ​​en ny elektron til at gentage lysreaktionerne. Behovet for denne elektron resulterer i dannelse af ilt fra vandmolekyler.

Kloroplaster

I fotosyntetiske eukaryoter som alger og planter forekommer fotosyntese i en specialiseret celleorganel kaldet en chloroplast. Inden for chloroplasterne er thylakoidmembraner, der giver et internt og eksternt miljø til fotosyntese. Thylakoidmembranerne er til stede i alle fotosyntetiske organismer, inklusive bakterier, men kun eukaryoter huser disse membraner inden for kloroplaster. Fotosyntese begynder i fotosystemer placeret inden for thylakoid membranerne. Som de lyse reaktioner i fotosyntese fremskridt, er protoner pakket inden i membranrummet, der skaber en protongradient på tværs af membranen.

Photosystems

Fotosystemer er komplekse strukturer for at involvere pigmenter, der er placeret i thylakoidmembranen, der aktiverer elektroner ved hjælp af lysenergi. Hvert pigment er afstemt til en bestemt del af lysets spektrum. Det centrale pigment er chlorophyll? som tjener en yderligere rolle at samle elektronen, der anvendes i efterfølgende lysreaktioner. Inden for klorofyllens centrum? er ioner, der binder til vandmolekyler. Da klorofyl aktiverer en elektron og sender elektronen uden for fotosystemet til at vente receptormolekyler, erstattes elektronen fra vandmolekylerne.

Oxygenformation

Da elektroner fjernes fra vandmolekyler, er vandet er brudt i komponentatomer. Oxygenatomer fra to vandmolekyler kombinerer til dannelse af diatomisk oxygen (O _{2). Hydrogenatomer, som er ensartede protoner, mangler deres elektroner, hjælper skabelsen af ​​protongradienten inden for det rum, der er indesluttet af thylakoidmembranen. Det diatomiske ilt frigives, og klorofylcentret binder sig til nye vandmolekyler for at gentage processen. På grund af de involverede reaktioner skal fire elektroner aktiveres af klorofylen til dannelse af et enkelt iltmolekyle.}