광합성 의 빛 단계는 빛 의 존재를 요구하는 광합성 과정의 일부입니다. 따라서 빛은 빛 에너지의 일부가 화학 에너지로 변환되는 반응을 시작합니다.
생화학 반응은 엽록체 틸라코이드에서 발생하며, 여기서 빛에 의해 여기되는 광합성 색소가 발견됩니다. 이들은 엽록소 a, 엽록소 b 및 카로티노이드입니다.
밝은 단계와 어두운 단계. Wikimedia Commons의 Maulucioni
빛에 의존하는 반응이 일어나려면 몇 가지 요소가 필요합니다. 가시 스펙트럼 내의 광원이 필요합니다. 마찬가지로 물이 있어야합니다.
광합성의 가벼운 단계의 최종 생성물은 ATP (adenosine triphosphate)와 NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)의 형성입니다. 이 분자들은 어두운 단계에서 CO 2 고정을위한 에너지 원으로 사용됩니다 . 마찬가지로이 단계 에서 H 2 O 분자가 분해 된 산물 인 O 2 가 방출 됩니다.
요구 사항
광합성에서 빛 의존적 반응이 일어나기 위해서는 빛의 특성에 대한 이해가 필요합니다. 마찬가지로, 관련된 안료의 구조를 아는 것이 필요합니다.
빛
빛은 파동과 입자 속성을 모두 가지고 있습니다. 에너지는 전자기 스펙트럼으로 알려진 다양한 길이의 파동 형태로 태양으로부터 지구로 들어옵니다.
행성에 도달하는 빛의 약 40 %는 가시 광선입니다. 이것은 380-760 nm 사이의 파장에서 발견됩니다. 여기에는 무지개의 모든 색상이 포함되며 각각 고유 한 파장이 있습니다.
광합성을위한 가장 효율적인 파장은 보라색에서 파란색 (380-470nm) 및 적색-주황색에서 빨간색 (650-780nm)까지의 파장입니다.
빛에는 입자 속성도 있습니다. 이러한 입자를 광자라고하며 특정 파장과 연관되어 있습니다. 각 광자의 에너지는 파장에 반비례합니다. 파장이 짧을수록 에너지가 높아집니다.
분자가 빛 에너지의 광자를 흡수하면 전자 중 하나에 에너지가 공급됩니다. 전자는 원자를 떠나 수용체 분자에 의해 수용 될 수 있습니다. 이 과정은 광합성의 가벼운 단계에서 발생합니다.
안료
틸라코이드 막 (엽록체의 구조)에는 가시 광선을 흡수하는 능력을 가진 다양한 안료가 있습니다. 다른 안료는 다른 파장을 흡수합니다. 이 색소는 엽록소, 카로티노이드 및 피코 빌린입니다.
카로티노이드는 식물에 존재하는 노란색과 주황색을 제공합니다. 피코 빌린은 남조류와 홍조류에서 발견됩니다.
엽록소는 주요 광합성 안료로 간주됩니다. 이 분자는 긴 소수성 탄화수소 꼬리를 가지고있어 틸라코이드 막에 계속 붙어 있습니다. 또한 마그네슘 원자를 포함하는 포르피린 고리가 있습니다. 이 링에는 빛 에너지가 흡수됩니다.
엽록소에는 여러 종류가 있습니다. 엽록소 a는 빛 반응에 가장 직접적으로 개입하는 안료입니다. 엽록소 b는 다른 파장의 빛을 흡수하고이 에너지를 엽록소 a로 전달합니다.
엽록체에서 엽록소 a는 엽록소 b보다 약 3 배 더 많이 발견됩니다.
기구
-포토 시스템
엽록소 분자와 다른 안료는 틸라코이드 내에서 광합성 단위로 구성됩니다.
각 광합성 단위는 200-300 개의 엽록소 a 분자, 소량의 엽록소 b, 카로티노이드 및 단백질로 구성됩니다. 빛 에너지를 사용하는 사이트 인 반응 센터라는 영역이 있습니다.
이미지 : 광합성의 광 단계. 저자 : Somepics. https://es.m.wikipedia.org/wiki/File:Thylakoid_membrane_3.svg
존재하는 다른 안료를 안테나 복합체라고합니다. 빛을 포착하여 반응 센터로 전달하는 기능이 있습니다.
광계라는 두 가지 유형의 광합성 단위가 있습니다. 그들은 반응 센터가 다른 단백질과 관련되어 있다는 점에서 다릅니다. 그들은 흡수 스펙트럼에 약간의 변화를 일으 킵니다.
광계 I에서 반응 중심과 관련된 엽록소 a는 700nm의 흡수 피크를 갖는다 (P 700 ). 광계 II에서 흡수 피크는 680 nm에서 발생합니다 (P 680 ).
-광분해
이 과정에서 물 분자의 분해가 발생합니다. Photosystem II가 참여합니다. 빛의 광자는 P 680 분자에 충돌하여 전자를 더 높은 에너지 수준으로 유도합니다.
여기 된 전자는 중간 수용체 인 페 오피 틴 분자에 의해 수신됩니다. 그 후, 그들은 플라 스토 퀴논 분자에 의해 수용되는 틸라코이드 막을 통과합니다. 전자는 마침내 광계 I 의 P 700 으로 전달됩니다 .
P680 에 의해 포기 된 전자 는 물에서 다른 전자 로 대체됩니다. 망간 함유 단백질 (단백질 Z)은 물 분자를 분해하는 데 필요합니다.
H 2 O 가 끊어지면 두 개의 양성자 (H + )와 산소가 방출됩니다. 한 분자의 O2 가 방출 되려면 두 분자의 물이 절단 되어야 합니다.
-광인 산화
전자 흐름의 방향에 따라 두 가지 유형의 광인 산화가 있습니다.
비 환식 광인 산화
광계 I과 II가 모두 관련되어 있습니다. 전자의 흐름이 한 방향으로 만 이동하기 때문에 비순환이라고합니다.
엽록소 분자의 여기가 발생하면 전자는 전자 수송 사슬을 통해 이동합니다.
그것은 빛의 광자가 P 700 분자에 흡수 될 때 광계 I에서 시작됩니다 . 여기 된 전자는 철과 황화물을 포함하는 1 차 수용체 (Fe-S)로 전달됩니다.
그런 다음 페레 독신 분자로 이동합니다. 그 후 전자는 수송 분자 (FAD)로 이동합니다. 이것은 그것을 NADPH로 감소시키는 NADP + 분자에 제공합니다 .
광분해에서 광계 II에 의해 전달 된 전자는 P 700에 의해 전달 된 전자를 대체합니다 . 이것은 철 함유 안료 (시토크롬)로 구성된 수송 사슬을 통해 발생합니다. 또한 플라스 토시 아닌 (구리를 나타내는 단백질)이 관련됩니다.
이 과정에서 NADPH와 ATP 분자가 모두 생성됩니다. ATP의 형성을 위해 효소 ATPsyntetase가 개입합니다.
순환 광인 산화
이것은 광계 I에서만 발생합니다. P 700 반응 중심의 분자 가 여기되면 P 430 분자가 전자를받습니다 .
결과적으로 전자는 두 광계 사이의 수송 사슬에 통합됩니다. 이 과정에서 ATP 분자가 생성됩니다. 비 환상 광인 산화 달리 NADPH가 생성되지 않고, O 2는 해제되지 .
전자 수송 과정이 끝나면 그들은 광계 I의 반응 중심으로 돌아갑니다. 이러한 이유 때문에 이것을 고리 형 광인 산화라고합니다.
최종 제품
광 위상의 끝에서, O 2 해제 광분해 부산물로서 환경. 이 산소는 대기로 나가 호기성 유기체의 호흡에 사용됩니다.
가벼운 단계의 또 다른 최종 생성물은 NADPH로, Calvin주기 (광합성의 어두운 단계) 동안 CO 2 고정에 참여할 조효소 (비 단백질 효소의 일부 )입니다.
ATP는 생명체의 대사 과정에 필요한 에너지를 얻기 위해 사용되는 뉴클레오티드입니다. 이것은 포도당 합성에 소비됩니다.
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