Em formação

De onde vêm os íons H + nas reações à luz?


Nas reações dependentes de luz da fotossíntese, H+ os íons passam para o espaço tilacóide. De onde vêm esses prótons?


A fotólise da água está acoplada à redução da plastaquinona (Q) no fotossistema II (PSII) conforme resumido neste diagrama, adaptado de Berg et al.:

A reação geral (que equilibra) é:

2 H2O + 2 Q + 4 H+ = O2 + 2 QH2 + 4 H+

Mas o 4 H+ em ambos os lados da equação não são os mesmos. A geração de íons de hidrogênio no lúmen do tilacóide está associada à captação de íons de hidrogênio do estroma à medida que a plastoquinona é reduzida. Isso é possível devido à disposição da membrana dos componentes do fotossistema II. Conseqüentemente, um gradiente eletroquímico é estabelecido que pode ser usado para gerar o ATP necessário para a fotossíntese.


De onde vêm os íons H + nas reações à luz? - Biologia

O objetivo geral das reações dependentes de luz é converter a energia da luz em energia química. Essa energia química será usada pelo ciclo de Calvin para alimentar a montagem das moléculas de açúcar.

As reações dependentes de luz começam em um agrupamento de moléculas de pigmento e proteínas chamadas fotossistema. Os fotossistemas existem nas membranas dos tilacóides. Uma molécula de pigmento no fotossistema absorve um fóton, uma quantidade ou “pacote” de energia luminosa, por vez.

Um fóton de energia luminosa viaja até atingir uma molécula de pigmento, como a clorofila. O fóton faz com que um elétron na clorofila fique "excitado". A energia dada ao elétron, então, viaja de uma molécula de pigmento para outra até atingir um par de clorofila uma moléculas chamadas de centro de reação. Essa energia então excita um elétron no centro de reação, fazendo com que ele se liberte e seja passado para o aceptor primário de elétrons. Portanto, diz-se que o centro de reação "doa" um elétron ao aceptor primário de elétrons (Figura 1).

Figura 1. A energia da luz é absorvida por uma molécula de clorofila e o fóton é passado por um caminho para outras moléculas de clorofila. A energia culmina em uma molécula de clorofila encontrada no centro de reação. A energia “excita” um de seus elétrons o suficiente para deixar a molécula e ser transferida para um aceptor primário de elétrons próximo. Uma molécula de água se divide para liberar um elétron, necessário para substituir o doado. Os íons de oxigênio e hidrogênio também são formados a partir da divisão da água.

Para substituir o elétron no centro de reação, uma molécula de água é dividida. Esta divisão libera um elétron e resulta na formação de oxigênio (O2) e íons de hidrogênio (H +) no espaço tilacóide. Tecnicamente, cada quebra de uma molécula de água libera um par de elétrons e, portanto, pode substituir dois elétrons doados.

A substituição do elétron permite que o centro de reação responda a outro fóton. As moléculas de oxigênio produzidas como subprodutos encontram seu caminho para o ambiente circundante. Os íons de hidrogênio desempenham papéis críticos no restante das reações dependentes de luz.

Lembre-se de que o propósito das reações dependentes de luz é converter a energia solar em transportadores químicos que serão usados ​​no ciclo de Calvin. Em eucariotos, existem dois fotossistemas, o primeiro é chamado de fotossistema II, que é nomeado pela ordem de sua descoberta e não pela ordem de função.

Depois que o fóton atinge, o fotossistema II transfere o elétron livre para o primeiro de uma série de proteínas dentro da membrana do tilacóide, chamada de cadeia de transporte de elétrons. À medida que o elétron passa ao longo dessas proteínas, a energia do elétron abastece as bombas de membrana que movem ativamente os íons de hidrogênio contra seu gradiente de concentração do estroma para o espaço do tilacóide. Isso é bastante análogo ao processo que ocorre na mitocôndria, no qual uma cadeia de transporte de elétrons bombeia íons de hidrogênio do estroma mitocondrial através da membrana interna e para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico. Após o aproveitamento da energia, o elétron é aceito por uma molécula de pigmento no próximo fotossistema, que é denominado fotossistema I (Figura 2).

Figura 2. Do fotossistema II, o elétron excitado viaja ao longo de uma série de proteínas. Este sistema de transporte de elétrons usa a energia do elétron para bombear íons de hidrogênio para o interior do tilacóide. Uma molécula de pigmento no fotossistema I aceita o elétron.


De onde vêm os íons H + nas reações à luz? - Biologia

Medida de íons de hidrogênio (H +) em solução: Quanto mais íons de hidrogênio (H +) houver, mais ácida será a solução.

De onde vêm os íons de hidrogênio (H +)? Bem, é tudo parte da água, na verdade.

  • Água (H2O) se divide em íons de hidrogênio (H +) e íons de hidroxila (OH-).
  • Quando há partes iguais de íons de hidrogênio (H +) e íons de hidroxila (OH-) levando a uma proporção de 1: 1, o pH é neutro (7).

Às vezes, estão presentes outros produtos químicos que são dissolvidos pela água. As peças resultantes podem conter um íon de hidrogênio (H +) ou um íon de hidroxila (OH-). Isso mudará o pH.

Os ácidos adicionam íons de hidrogênio (H +) às soluções.

  • O ácido clorídrico (HCl) se divide em íons de hidrogênio (H +) e íons de cloreto (Cl-).
  • Extra H + significa solução ácida (sem partes iguais).
  • a proporção de 1: 1 é alterada, agora que há muitos H +, torna-se ácido.

As bases adicionam íon hidroxila (OH-) às soluções.

  • A solução de hidróxido de sódio (NaOH) se divide em íons de sódio (Na +) e hidroxila (OH-).
  • Taxa de deslocamento de íons de hidroxila extras (OH-) (menos H + livre do que o normal).
  • a proporção de 1: 1 é alterada, agora há muito pouco hidrogênio (H +) e há íons OH- "extras".
  • A solução se torna básica.

Qualquer coisa que seja muito ácida ou muito básica degradará a matéria orgânica. Os tecidos são destruídos, as células morrerão ou pelo menos não funcionarão adequadamente.


As reações dependentes de luz da fotossíntese

São dois fotossistemas consistindo em clorofila e moléculas associadas.

O primeiro da cadeia - o fotossistema II - absorve melhor a luz no comprimento de onda de 680 nm e é chamado de P680 (às vezes também chamado de P690).

O segundo - fotossistema I - absorve melhor a luz no comprimento de onda de 700 nm e por isso é chamado de P700. [Os números II e I referem-se à ordem de descoberta, não à posição na cadeia.]

Várias moléculas de clorofila formam um "complexo de antena" que absorve a energia da luz dos fótons e passa essa energia para um centro de reação.

Esta perda de elétrons é reembolsada pelos elétrons retirados da água durante o processo de fotólise.

Fotólise é a divisão da água pela luz a base para fotofosforilação não cíclica.

Isso requer um fornecimento contínuo de água como matéria-prima para o processo.

o complexo de evolução de oxigênio (parte do fotossistema II) é efetivamente uma enzima que realiza a oxidação da água. Ele contém 4 íons de manganês e 1 íon de cálcio como cofatores, que passam por 4 estados de redução de oxidação.

A reação de fotólise pode ser escrita da seguinte forma:

O oxigênio é liberado como um subproduto.

Os íons hidrogênio (H +, prótons) são liberados no lúmen do tilacóide.

Este ATP é usado nos estágios independentes de luz da fotossíntese.

Depois que o P700 recebe outro fóton, os elétrons recebem uma segunda excitação - elevando-os a um nível de energia mais alto do que antes - e são passados ​​para outro conjunto de aceitadores / portadores de elétrons.

No final dessa cadeia, os elétrons são passados ​​para o NADP, que atua como um aceptor de elétrons e um aceptor de íons de hidrogênio. Isso resulta na produção de NADP reduzido, que é usado nos estágios independentes de luz da fotossíntese.


De onde vêm os íons de hidrogênio para os fotossistemas das reações dependentes de luz?

Explicação: o primeiro complexo proteico das reações dependentes de luz, que está localizado na membrana tilacóide, e a cadeia de transporte de elétrons também é um fator, mas não menciona isso.

deve ser briana que tem isso para mim

fotossistema 2, fotossistema 1, bombeando hidrogênio. e fazendo NADPH

A resposta correta para a pergunta de Briana é a opção A, que é uma seta ondulada que mostra o sistema de fotos I.

Explicação: O fotossistema II é um sistema dependente da luz, que absorve a energia da luz e gera elétrons e íons de hidrogênio e oxigênio a partir da quebra das moléculas de água. Enquanto esses elétrons são a entrada para o fotossistema I, que é um sistema independente da luz. O NADP + recebe elétrons e íons de hidrogênio no final do fotossistema I, não no final do fotossistema II.

As moléculas de água são decompostas em íons H +, elétrons e moléculas de oxigênio. As moléculas de água fornecem os íons H + e elétrons que são usados ​​nas reações dependentes de luz.

As moléculas de água são decompostas em íons H +, elétrons e moléculas de oxigênio. As moléculas de água fornecem os íons H + e elétrons que são usados ​​nas reações dependentes de luz.

As moléculas de água são decompostas em íons H +, elétrons e moléculas de oxigênio. As moléculas de água fornecem os íons H + e elétrons que são usados ​​nas reações dependentes de luz. Eu encontrei esta resposta online. Espero que esta resposta seja útil.


Fotossíntese

photosysntesé meio de conversão de energia luminosa em energia química.

Explicação:

A fotossíntese é necessária para a conversão da energia da luz por meio da reação da luz ou reação da colina seguida pela reação do escuro. a fotossíntese fornece os agentes necessários para a formação da unidade de energia, isto é, glicose ou outros açúcares. é como a resposta anterior mencionou que é o cloroplasto que armazena o alimento para uso posterior.

esse alimento armazenado também é transportado para a planta por meio do floema. (transporte de floema)

Qualquer um é bem vindo para me corrigir
Cheerio!

Porque é a parte onde a glicose é produzida. A parte dependente da luz tem a função de fixar a energia luminosa do sol na forma de molécula de ATP. Este ATP será usado na parte independente da luz para fazer as ligações de alta energia na molécula de glicose.

A luz fornece energia para a síntese de glicose a partir de dióxido de carbono e água durante a fotossíntese.

A fotossíntese é uma reação fotoquímica envolvendo 2 etapas principais, ou seja, reação de luz ou reação de Hill e reação de Dark ou reação de Blackmann.

A reação da luz ocorre na presença de luz. A reação escura pode ocorrer na ausência de luz, mas depende do produto final da reação de luz. Assim, a reação da luz deve preceder a reação do escuro.

Durante a reação com a luz, a clorofila retém a luz e a energia solar é convertida em energia química na forma de moléculas de ATP. Isso pode acontecer porque a energia da luz é usada para dividir a água. Os produtos dessa reação são oxigênio (sim, para nós, heterótrofos!) E íons de hidrogênio. Os íons de hidrogênio são usados ​​para fazer o ATP mencionado anteriormente.

Aqui está um vídeo mostrando a formação de oxigênio na reação à luz.

Vídeo de: Noel Pauller

As moléculas de ATP fornecem energia para as reações sintéticas durante a reação no escuro da fotossíntese e são convertidas em moléculas de ADP.

Assim, as moléculas de ADP formadas durante a reação no escuro são reconvertidas em moléculas de ATP durante a reação na luz.

A luz é, portanto, necessária para que o processo de fotossíntese forneça energia para as reações sintéticas.

A síntese de moléculas de ATP na presença de luz é denominada fotofosforilação.



Transporte de soluto através das membranas da planta

Os sais minerais são absorvidos pelas plantas em sua forma iônica, assim como seu transporte dentro das plantas. Certos solutos, como açúcares, são transportados através das membranas no estado descarregado.

Para solutos não carregados (não eletrólitos), seu movimento através da membrana depende de seu gradiente de concentração, isto é, gradiente de potencial químico apenas em dois lados da membrana. Mas, no caso de solutos carregados ou íons (eletrólitos), a situação torna-se diferente e tímida.

Uma vez que os solutos carregados ou íons carregam uma carga elétrica, seu movimento através da membrana e da tímida depende não apenas de seu potencial químico, mas também de seu potencial elétrico. Em outras palavras, o transporte de íons através da membrana depende de seu gradiente potencial eletroquímico. Portanto, as propriedades elétricas da célula ou seu potencial de membrana Trans é um componente muito importante do transporte de íons através das membranas.

Em ambos os casos, o transporte de solutos através da membrana é chamado de transporte passivo se for ao longo do gradiente de potencial químico ou gradiente de potencial eletroquímico (para não eletrólitos e eletrólitos, respectivamente). Quando o transporte de soluto através da membrana ocorre contra o gradiente de potencial químico ou gradiente de potencial eletroquímico, é chamado de transporte ativo e requer entrada adicional de energia (Fig. 7.6).

O movimento dos solutos para o citosol através da membrana (como a membrana plasmática ou tonoplasto) é denominado influxo, enquanto sua saída do citosol é denominada efluxo. Nos últimos anos, muito trabalho tem sido feito sobre a permeabilidade das membranas celulares, especialmente a membrana plasmática e o tonoplasto (membrana vacuolar) e vários transportes transmembranares e tímidos (proteínas) foram identificados neles, o que aumenta o movimento de solutos através dessas membranas. Essas proteínas transportadoras são altamente específicas com estrutura complexa e diferentes modelos foram fornecidos por cientistas para explicar seu funcionamento.

Essas proteínas transportadoras de membrana podem ser agrupadas em três categorias:

1. Canais de íons:

eu. Os canais iônicos são proteínas transmembranares que funcionam como poros seletivos, através dos quais os íons podem se difundir facilmente através da membrana.

ii. Os canais de íons são geralmente altamente específicos para uma ou para um número limitado de espécies de íons. A especificidade depende mais do tamanho do poro e da densidade das cargas elétricas superficiais em seu revestimento interno do que da ligação seletiva de íons.

iii. O transporte de íons através dos canais é sempre passivo.

4. Os canais não estão abertos o tempo todo, mas são & # 8216gated & # 8217 (Fig. 7.7). Os portões abrem ou fecham em resposta a estímulos externos que incluem, (i) mudanças de voltagem, (ii) luz, (iii) ligação de hormônio e (iv) próprios íons. Quando os portões estão abertos, os íons podem se difundir através dos canais, mas não quando eles estão fechados.

Acredita-se que as proteínas do canal contenham uma região sensora ou sensor que responde ao estímulo apropriado alterando a conformação da proteína do canal que abre o portão.

v. Como os íons carregam uma carga e são móveis, sua difusão através do canal da membrana estabelece uma corrente elétrica, que pode ser detectada por uma técnica especial conhecida como & # 8216eletrofisiologia patch-clamp & # 8217.

vi. Estudos de patch-clamp demonstraram que para um determinado íon, como K +, uma determinada membrana tem uma variedade de canais que podem abrir em diferentes faixas de voltagem ou em resposta a diferentes estímulos, como concentrações de K + e Ca 2+, pH, proteínas quinases e fosfatases etc.

vii. Os íons podem se difundir através de um canal aberto com rapidez de até 10 8 s -1.

viii. Esses canais que permitem o transporte para dentro de íons (isto é, para o lado do citosol), são chamados de canais de retificação para dentro ou para dentro e aqueles que permitem a difusão para fora (ou seja, do citosol para o outro lado) são chamados de canais de retificação para fora ou para fora.

ix. Os canais de Ca 2+ são retificadores para dentro, enquanto os canais de ânions são sempre para fora, (para o transporte de tais íons na direção reversa, mecanismos de transporte ativos são necessários)

x. K + é excepcional. Ele pode se difundir para dentro ou para fora através da membrana através de canais e shynels, dependendo do potencial de membrana mais negativo ou mais positivo, respectivamente.

XI. Muitas proteínas de canal são induzíveis, isto é, são sintetizadas pela célula quando um soluto par & tímico está disponível para absorção.

(Alguns canais vacuolares lentos (SV) podem estar presentes no tonoplasto, o que permite a difusão de alguns cátions e também ânions do vacúolo para o citosol).

2. Transportadoras:

eu. Essas proteínas transportadoras transmembranares não formam poros na membrana, em vez disso, ligam-se seletivamente ao soluto a ser transportado para um local específico nelas. Isso causa mudança conformada e tímida na proteína transportadora, que expõe o soluto para o outro lado da membrana. Depois que o soluto é liberado do local de ligação, a proteína transportadora volta à sua conformação original para pegar uma molécula ou íon de soluto fresco (Fig. 7.2). Assim, a ligação e a liberação do soluto através do transportador é semelhante a uma reação catalisada por enzima.

ii. O transporte de solutos mediado por transportadora permite o transporte de uma gama muito mais ampla de sol e tímidos, mas é mais lento (cerca de 10 4 e # 8211 10 5 s -1) em comparação com o transporte de soluto mediado por canal.

iii. O transporte de soluto mediado pelo transportador pode ser de dois tipos:

Transporte passivo:

O transporte passivo de solutos mediado por transportadores ocorre ao longo do potencial eletroquímico e gradiente tímido e não requer gasto de energia. Isso também tem sido chamado de difusão facilitada e tímida. De acordo com alguns cientistas, tanto o transporte passivo mediado por portador quanto o transporte mediado por chan & shynel deveriam estar sob a alçada da difusão facilitada.

Transporte Ativo:

O transporte ativo de solutos mediado pelo transportador ocorre contra o gradiente de potencial eletroquímico e requer uma entrada adicional de energia que vem principalmente da hidrólise do ATP. Nesses casos, as proteínas transportadoras são chamadas de & # 8216pumps & # 8217 e o transporte de solutos é chamado de transporte ativo primário porque utiliza diretamente a energia da hidrólise do ATP.

3. Bombas:

Como mencionado anteriormente, as proteínas transportadoras de membrana envolvidas no transporte ativo primário de soluto são chamadas de bombas. A maioria das bombas transporta íons como H + e Ca 2+ através da membrana e são conhecidas como bombas de íons. Algumas bombas (como as da categoria de transportadores ABC) também podem transportar grandes solutos orgânicos através das membranas.

As bombas de íons podem ser de dois tipos:

(i) Bombas eletro neutras e

As bombas eletro neutras são aquelas que estão associadas ao transporte de íons sem movimento líquido e retração de carga através da membrana. Por exemplo, H + / K + -ATPase de algumas células animais, bombeia um H + para cada K + absorvido sem nenhum movimento líquido de carga. Portanto, é uma bomba eletro neutra.

As bombas eletrogênicas, por outro lado, transportam íons que envolvem o movimento líquido de carga através da membrana. Por exemplo, H + -ATPase encontrada em células vegetais e animais, bombeia H + com movimento líquido de uma carga positiva. Portanto, é uma bomba eletrogênica. (A Na + / K + & # 8211 ATPase de células animais, como neurônios, também é um exemplo de bombas eletrogênicas porque expele três íons Na + para cada dois íons K + absorvidos, resultando em movimento líquido para fora de uma carga positiva .)

H + -ATPase, H + -PPase e Ca 2+ -ATPase são bombas eletrogênicas mais comuns em células vegetais e sua direção é para fora. (Portanto, outros mecanismos (transporte ativo secundário) são necessários para a absorção da maioria dos nutrientes minerais).

Um breve relato de algumas das bombas mais comuns em células vegetais é o seguinte:

(i) Bombas de próton-ATPase (H + -ATPases):

Essas bombas também são conhecidas como ATPases do tipo P e são encontradas na membrana plasmática, tonoplasto e possivelmente outras membranas celulares. Estes são estruturalmente distintos e operam ao contrário das ATPases do tipo F, ou seja, eles hidrolisam ATP em vez de sintetizá-lo (ATPases de mitochon & shydria e cloroplasto também são conhecidas como ATPases do tipo F)

A Fig 7.8 mostra um modelo da membrana plasmática H + & # 8211 ATPase (também conhecida como ATPase do tipo P). Esta proteína enzimática é um polipeptídeo de cadeia simples com 10 segmentos ou domínios trans membrana hidrofóbicos (apenas três deles são mostrados como bobinas helicoidais, enquanto outros são mostrados como cilindros na figura).

Esses segmentos são unidos por alças hidrofílicas que se projetam no cito e shisol e na parede celular (apoplasto). Acredita-se que o local de ligação do ATP seja um resíduo de ácido aspártico (D) situado na alça que conecta o 4º e o 5º segmentos em direção ao lado citosílico. A hidrólise do ATP causa mudança conformacional na proteína e um íon H + é transportado do citosol para o exterior através da membrana plasmática.

As H + & # 8211 ATPases da membrana plasmática e do tonoplasto são diferentes.

H + -ATPases da membrana plasmática:

eu. Estes são caracteristicamente inibidos por íons vandato (VO3 & # 8211), mas são insensíveis a outros íons, como NO3 – .

ii. O único próton (H +) é trans localizado para cada molécula de ATP hidrolisada.

eu. Estes são insensíveis a VO3 & # 8211, mas são fortemente inibidos por NO3 – .

ii. Dois prótons (2H +) são localizados em trans para cada molécula de ATP hidrolisada.

iii. Assemelham-se estruturalmente a ATPases do tipo F de mitocôndria e podem ser separados em dois complexos análogos ao F0 e F1, ao contrário dos primeiros, não são inibidos por oligomicina ou azidas.

(ii) Proton-pirofosfatases (H + & # 8211 PPases):

eu. São encontrados principalmente em tonoplastos, mas também podem ocorrer na membrana dos corpos de Golgi. Eles bombeiam prótons para o lúmen do vacúolo e das cisternas de Golgi.

ii. Essas bombas parecem funcionar em paralelo com ATPases vacuolares para criar gradiente de prótons no tonoplasto. Esta proteína enzimática consiste em uma única cadeia polipeptídica com massa molecular de 80 kD e utiliza energia da hidrólise do pirofosfato inorgânico (PPi).

iii. A energia livre liberada pela hidrólise do PPi é menor do que a obtida pela hidrólise do ATP. A PPase vacuolar H + & # 8211 transporta apenas um H + por molécula de PPi hidrolisada.

(iii) ATPases de bombeamento de cálcio (Ca 2+ -ATPases):

eu. Estes são encontrados na membrana plasmática, tonoplasto e possivelmente outras membranas celulares, como as dos cloroplastos e RE.

ii. Essas bombas acoplam a hidrólise de ATP com a translocação de Ca 2+ através da membrana.

(iv) Transportadores ATP-Binding Casette (ABC Transporters):

Certos metabólitos grandes, como a antocianina & # 8217s e outros produtos vegetais secundários, são removidos do citosol e transportados através do tonoplasto para o vacúolo por meio de transportadores ABC localizados no tonoplasto que consomem ATP diretamente. Recentemente, transportadores ABC também foram relatados na membrana plasmática e também nas mitocôndrias.

Transporte ativo secundário - Symport e Antiport:

Um grande número de nutrientes é transportado através das membranas celulares contra o seu potencial químico ou gradientes de potencial eletroquímico por mecanismo de transporte ativo secundário que não utiliza a energia liberada pela hidrólise do ATP direta, mas indiretamente, através da energia armazenada no gradiente de potencial próton-eletroquímico através do membrana ou força motriz do próton.

As bombas eletrogênicas de prótons-ATPase (H + -ATPase) servem como proteínas transportadoras de localização de prótons e a energia livre da hidrólise do ATP é conservada na forma de gradiente de prótons através da membrana (mais prótons se acumulam no lado externo). Este gradiente de prótons junto com o potencial de membrana normal contribui para o gradiente de potencial eletroquímico do próton ou uma força motriz do próton que tende a mover os prótons de volta através da membrana através de proteínas transportadoras específicas localizadas em outro lugar na mesma membrana.

Quando os prótons retornam ao lado citosólico, a força motriz do próton gerada pelo transporte eletrogênico de H + pode ser utilizada para conduzir o transporte de outras moléculas de soluto ou íons contra seu gradiente de potencial químico ou eletroquímico através da mesma proteína transportadora através da qual o H + está retornando. ao citosol. Isso é chamado de transporte ativo secundário e os íons ou moléculas de duas substâncias diferentes (H + e outro soluto) estão sendo transportados ao mesmo tempo através de alguma proteína transportadora, este processo de transporte de soluto também é chamado de mecanismo de co-transporte.

O transporte ativo secundário ou mecanismo de co-transporte é de dois tipos:

Quando o influxo de prótons é acoplado ao movimento de outro soluto na mesma direção, o mecanismo de cotransporte é marcado como simporte e a proteína transportadora é chamada de simportador (Fig. 7.9A).

Quando o influxo de prótons é acoplado ao efluxo de outro soluto, o mecanismo de cotransporte é chamado de antiporta e a proteína transportadora envolvida é chamada de antiportador (Fig. 7.9 B).

A Fig. 7.10 dá uma visão geral dos vários processos de transporte de soluto através da membrana plasmática e do tonoplasto nas plantas.


Reações dependentes de luz

Patrick leciona Biologia AP há 14 anos e é o vencedor de vários prêmios de ensino.

o reação dependente da luz é a primeira etapa da fotossíntese que converte a energia luminosa em ATP. o reação dependente da luz ocorre dentro dos cloroplastos ao longo da membrana tilacóide.

A fotossíntese é um processo de 2 etapas. A primeira etapa desse processo é a coleta da energia do sol, e essa etapa é chamada de & quotthe as reações dependentes da luz & quot, porque depende da luz. Então, o que acontece é que aconteceu na membrana do tilacóide e cria o ATP e o NADPH necessários para a última metade da fotossíntese do ciclo de Calvin. E faz isso por meio de um processo conhecido como quimiosmose. Vamos dar uma olhada nisso mais de perto. Sempre quero ajudar as crianças a se lembrarem de que uma planta é feita de milhares de milhões de células individuais. Cada célula possui dezenas a centenas de cloroplastos e cada um desses cloroplastos está realizando a fotossíntese. Se olharmos mais de perto o cloroplasto, veremos essas pilhas de membrana que estão em pilhas chamadas granum e cada disco individual é chamado de tilacóide e é na membrana do tilacóide que você encontra as moléculas embutidas que compõem a luz mecanismos de processos dependentes. Então, aqui vemos as reações dependentes de luz ou às vezes são apenas curtas para reações de luz e o que está acontecendo é que a coleta de luz está sendo usada para gerar a molécula de energia ATP e o transportador de elétrons de alta energia chamado NADPH que o ciclo de Calvin requer.

Onde consegue os materiais de construção para isso? Bem, você obtém íons difosfato e fosfato de adenosina que foram usados ​​pelo ciclo de Calvin, bem como portadores de elétrons vazios positivos de NADP que também foram usados ​​pelo ciclo de Calvin. Em última análise, o gás oxigênio é expulso como um produto residual das reações dependentes de luz. O oxigênio veio da água. Agora que examinamos o básico, vamos nos aprofundar nos detalhes. Agora você pode ver um diagrama como este em seu livro de texto, não fique muito preocupado com isso, eu não vou passar e, em seguida, exigir que você memorize & quotoh aquele poço de plástico que eu conheço & quot, em vez disso, irei concentre-se no processo geral para que você possa voltar para sua aula e ir & quotoh eu entendi isso. & quot Certo, então isso depende de 2 grandes coleções de pigmentos de coleta de luz ou moléculas de clorofila.

E eles são chamados de fotossistema 2 e fotossistema 1, é realmente uma pena para vocês que este tenha nomes primeiro e depois este um segundo. Desculpe, porque geralmente quando descrevemos o que está acontecendo durante a fotossíntese, falamos sobre o número 2 primeiro e depois o número um, tudo bem. Então, o que basicamente acontece é que a energia na forma de luz é absorvida por pigmentos especiais como mencionei antes, chamados de clorofila, eles passam essa energia para um dos centrais chamados de centro de reação e essa molécula do centro de reação pode realmente perder alguns elétrons e esses elétrons carregam a energia. Assim como uma bola de base, se eu a arremessar de repente, ela ganha energia. Então, ele joga fora esses elétrons de alta energia e você pode usar a energia desses elétrons de alta energia para fazer coisas, assim como você usa os elétrons de alta energia para fazer um ventilador se mover, seu iPod para funcionar ou sua TV para funcionar. Agora, se você continuar removendo elétrons das moléculas, esses elétrons estão sendo usados ​​para formar as ligações dessas moléculas e, portanto, as moléculas se desintegrarão. Portanto, precisamos obter substituições e esse é o trabalho desta extremidade do fotossistema, onde você tem uma enzima especial que pode pegar elétrons da água.

O que faz com que a água se desfaça em íons de hidrogênio e gás oxigênio, agora esses íons de hidrogênio foram carregados positivamente, por quê? Porque tiramos seus elétrons. Agora aqui nós vemos algo chamado genericamente de sistema de transporte de elétrons ou sistema de transporte de elétrons e o que acontece você tem um monte de moléculas agindo como fios e que permitem a passagem de elétrons. E essa coisa bem aqui no meio que atua como uma bomba e o que faz é pegar os íons de hidrogênio de fora do tilacóide e os empurra para dentro do tilacóide. Agora, já começamos a fazer alguns íons de hidrogênio dentro daqui, então estamos forçando ainda mais aqui e esses íons de hidrogênio serão repelidos por este processo, na verdade porque já existem vários íons de hidrogênio e todos eles estão carregados positivamente . É por isso que requer energia para forçá-los a entrar, assim como você está tentando enfiar as crianças em um armário pequeno ou qualquer outro lugar. A pressão começa a aumentar, não coloque as crianças no armário.

Eventualmente, esses elétrons perderam sua energia por quê? Ele tem sido usado para fazer alguma coisa, então temos esse elétron de baixa energia. Felizmente, o fotossistema 1 também ao mesmo tempo tem absorvido luz e dado sua energia a partir dessa luz para alguns elétrons de alta energia. Eles vão para esta molécula aqui que dá esses elétrons de alta energia para o portador de elétrons positivo NADP. Se você der a ele 2 elétrons, ele se torna carregado negativamente e agarra um íon de hidrogênio novamente de fora e se torna o NADPH que é uma das duas coisas exigidas pelo ciclo de Calvin para operar na fixação de carbono. Assim, o NADPH vai para as enzimas que estão flutuando ao redor do estroma para fazer o ciclo de Calvin.

A última coisa que precisamos gerar para o ciclo de Calvin é o ATP, e é aí que entram em ação todos esses íons de hidrogênio que estivemos construindo dentro da membrana tilacóide. Agora, essa alta concentração de íons de hidrogênio nos dá a capacidade de fazer algum trabalho. Essa diferença de íons de hidrogênio de um lado para o outro é chamada de gradiente quimiosmótico, é mais do que apenas um gradiente de concentração porque todos esses íons de hidrogênio que temos adicionado a este lado e removidos daquele lado eles veem recebeu uma carga e então nós temos uma região positiva dentro daqui, comparativamente a parte externa é negativa, então eles são atraídos para o outro lado, bem como se repelem. E essa coisa aqui é uma molécula ou coleção de moléculas, na verdade e coletivamente chamadas de ATP sintase, é um canal especializado que, conforme os íons de hidrogênio vão descendo pelo gradiente, como a água através de uma represa.

Eles forçam a turbina da barragem a girar para gerar eletricidade, assim como os íons de hidrogênio passam por este canal, eles forçam a ATP sintase aqui a girar literalmente, ela gira e muda de forma, pega um ADP e fosfato e os empurra juntos para fazer ATP e então esse ATP flutua para o ciclo de Calvin e aí está. As reações de luz, a absorção de luz cria este gradiente quimiosmótico para que você possa criar ATP e a absorção de luz cria elétrons de alta energia que dão um salto para o ciclo de Calvin & # 39s em NADPH.


Resumo

  • As plantas absorvem energia do sol durante a fotossíntese.
  • Um fóton de luz atinge a antena do fotossistema II (PSII) e atinge o centro de reação.
  • A água se divide em dois átomos de hidrogênio, que se transformam em íons (H +), liberando dois elétrons. O gás oxigênio também é liberado.
  • The electrons flow from PSII to PSI and lose energy to translocate the H + ions from the stroma into the thylakoid lumen.
  • Hydrogen ions flow through ATP synthase via chemiosmosis to form molecules of ATP.
  • Photosystem I releases electrons, which results in the formation of an NADPH molecule.

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