29 Novembre 2021
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Qual è il ruolo dell’acqua nella reazione dipendente dalla luce?

Lo scopo generale delle reazioni luce-dipendenti è di convertire l’energia luminosa in energia chimica. Questa energia chimica sarà usata dal ciclo di Calvin per alimentare l’assemblaggio delle molecole di zucchero.

Le reazioni luce-dipendenti iniziano in un raggruppamento di molecole di pigmento e proteine chiamato fotosistema. I fotosistemi esistono nelle membrane dei tilakoidi. Una molecola di pigmento nel fotosistema assorbe un fotone, una quantità o “pacchetto” di energia luminosa, alla volta.

Un fotone di energia luminosa viaggia fino a raggiungere una molecola di pigmento, come la clorofilla. Il fotone fa sì che un elettrone nella clorofilla venga “eccitato”. L’energia data all’elettrone viaggia poi da una molecola di pigmento all’altra fino a raggiungere una coppia di clorofilla a chiamate centro di reazione. Questa energia eccita poi un elettrone nel centro di reazione facendolo liberare e passare all’accettore primario di elettroni. Si dice quindi che il centro di reazione “dona” un elettrone all’accettore primario di elettroni (Figura 1).

Questa illustrazione mostra il fotosistema II, che ha un complesso di raccolta della luce che circonda il centro di reazione. Le molecole di clorofilla si trovano nel complesso di raccolta della luce. Nel centro di reazione, un elettrone eccitato viene passato all'accettore primario di elettroni. Una molecola di acqua viene scissa, rilasciando un ossigeno, due protoni e un elettrone. L'elettrone sostituisce quello donato all'accettore primario di elettroni.

Figura 1. L’energia luminosa viene assorbita da una molecola di clorofilla e il fotone viene passato lungo un percorso ad altre molecole di clorofilla. L’energia culmina in una molecola di clorofilla che si trova nel centro di reazione. L’energia “eccita” uno dei suoi elettroni abbastanza per lasciare la molecola ed essere trasferito ad un accettore primario di elettroni vicino. Una molecola di acqua si divide per rilasciare un elettrone, che è necessario per sostituire quello donato. Dalla scissione dell’acqua si formano anche ioni ossigeno e idrogeno.

Per sostituire l’elettrone nel centro di reazione, una molecola d’acqua si divide. Questa scissione libera un elettrone e porta alla formazione di ossigeno (O2) e ioni idrogeno (H + ) nello spazio del tilakoide. Tecnicamente, ogni rottura di una molecola d’acqua libera una coppia di elettroni, e quindi può sostituire due elettroni donati.

La sostituzione dell’elettrone permette al centro di reazione di rispondere ad un altro fotone. Le molecole di ossigeno prodotte come sottoprodotti trovano la loro strada nell’ambiente circostante. Gli ioni idrogeno giocano ruoli critici nel resto delle reazioni dipendenti dalla luce.

Tieni presente che lo scopo delle reazioni luce-dipendenti è di convertire l’energia solare in vettori chimici che saranno usati nel ciclo di Calvin. Negli eucarioti, esistono due fotosistemi, il primo è chiamato fotosistema II, che prende il nome dall’ordine della sua scoperta piuttosto che dall’ordine di funzione.

Dopo che il fotone colpisce, il fotosistema II trasferisce l’elettrone libero al primo di una serie di proteine all’interno della membrana tilaconica chiamata catena di trasporto degli elettroni. Mentre l’elettrone passa lungo queste proteine, l’energia dell’elettrone alimenta le pompe di membrana che muovono attivamente gli ioni idrogeno contro il loro gradiente di concentrazione dallo stroma nello spazio tilaconico. Questo è del tutto analogo al processo che avviene nel mitocondrio in cui una catena di trasporto degli elettroni pompa ioni idrogeno dallo stroma mitocondriale attraverso la membrana interna e nello spazio intermembrana, creando un gradiente elettrochimico. Dopo che l’energia è stata utilizzata, l’elettrone è accettato da una molecola di pigmento nel fotosistema successivo, chiamato fotosistema I (Figura 2).

Questa illustrazione mostra i componenti coinvolti nelle reazioni di luce. Il fotosistema II usa la luce per eccitare un elettrone, che viene passato alla catena di trasporto degli elettroni del cloroplasto. L'elettrone viene poi passato al fotosistema I e alla NADP+ reduttasi, che produce NADPH. Questo processo forma un gradiente elettrochimico che viene utilizzato dall'enzima ATP sintasi per produrre ATP.

Figura 2. Dal fotosistema II, l’elettrone eccitato viaggia lungo una serie di proteine. Questo sistema di trasporto degli elettroni usa l’energia dell’elettrone per pompare ioni di idrogeno all’interno del tilakoide. Una molecola di pigmento nel fotosistema I accetta l’elettrone.

Generazione di un vettore di energia: ATP

Nelle reazioni luce-dipendenti, l’energia assorbita dalla luce solare è immagazzinata da due tipi di molecole portatrici di energia: ATP e NADPH. L’energia che queste molecole trasportano è immagazzinata in un legame che tiene un singolo atomo alla molecola. Per l’ATP, è un atomo di fosfato, e per il NADPH, è un atomo di idrogeno. Il NADH sarà discusso ulteriormente in relazione alla respirazione cellulare, che avviene nel mitocondrio, dove trasporta energia dal ciclo dell’acido citrico alla catena di trasporto degli elettroni. Quando queste molecole rilasciano energia nel ciclo di Calvin, ciascuna perde atomi per diventare le molecole a più bassa energia ADP e NADP + .

L’accumulo di ioni idrogeno nello spazio del tilakoide forma un gradiente elettrochimico a causa della differenza nella concentrazione di protoni (H + ) e la differenza nella carica attraverso la membrana che essi creano. Questa energia potenziale è raccolta e immagazzinata come energia chimica in ATP attraverso la chemiosmosi, il movimento degli ioni idrogeno lungo il loro gradiente elettrochimico attraverso l’enzima transmembrana ATP sintasi, proprio come nel mitocondrio.

Gli ioni idrogeno sono autorizzati a passare attraverso la membrana tilaconica attraverso un complesso proteico incorporato chiamato ATP sintasi. Questa stessa proteina ha generato ATP da ADP nel mitocondrio. L’energia generata dal flusso di ioni idrogeno permette all’ATP sintasi di attaccare un terzo fosfato all’ADP, che forma una molecola di ATP in un processo chiamato fotofosforilazione. Il flusso di ioni idrogeno attraverso l’ATP sintasi è chiamato chemiosmosi, perché gli ioni si muovono da una zona di alta a bassa concentrazione attraverso una struttura semipermeabile.

Generazione di un altro trasportatore di energia: NADPH

La restante funzione della reazione luce-dipendente è quella di generare l’altra molecola portatrice di energia, il NADPH. Quando l’elettrone dalla catena di trasporto degli elettroni arriva al fotosistema I, viene rienergizzato con un altro fotone catturato dalla clorofilla. L’energia di questo elettrone guida la formazione di NADPH da NADP + e uno ione idrogeno (H + ). Ora che l’energia solare è immagazzinata in vettori energetici, può essere usata per fare una molecola di zucchero.

In sintesi: le reazioni dipendenti dalla luce della fotosintesi

Nella prima parte della fotosintesi, la reazione luce-dipendente, le molecole di pigmento assorbono energia dalla luce solare. Il pigmento più comune e abbondante è la clorofilla a. Un fotone colpisce il fotosistema II per iniziare la fotosintesi. L’energia viaggia attraverso la catena di trasporto degli elettroni, che pompa ioni idrogeno nello spazio del tilakoide. Questo forma un gradiente elettrochimico. Gli ioni fluiscono attraverso l’ATP sintasi dallo spazio tilaconico allo stroma in un processo chiamato chemiosmosi per formare molecole di ATP, che sono usate per la formazione di molecole di zucchero nel secondo stadio della fotosintesi. Il fotosistema I assorbe un secondo fotone, che porta alla formazione di una molecola di NADPH, un altro vettore energetico per le reazioni del ciclo di Calvin.

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Qual è il ruolo dell’acqua nella reazione alla luce?

Nel processo di fotosintesi, l’acqua fornisce l’elettrone che lega l’atomo di idrogeno (di una molecola d’acqua) al carbonio (dell’anidride carbonica) per dare zucchero (glucosio). L’acqua agisce come agente riducente fornendo ioni H+ che convertono il NADP in NADPH.

Come viene usata l’acqua durante la reazione dipendente dalla luce?

L’acqua viene scissa durante la reazione alla luce per formare ossigeno ( O2 ) e ioni idrogeno ( H+ ).

Qual è il ruolo dell’h2o nelle reazioni di luce?

Fotolisi dell’acqua L’acqua agisce come agente riducente fornendo ioni H+ che convertono il NADP in NADPH. Poiché il NADPH è un importante agente riducente presente nei cloroplasti, la sua produzione provoca un deficit di elettroni, risultante dall’ossidazione della clorofilla.

Cosa succede all’acqua nella reazione luce-dipendente della fotosintesi?

Le reazioni luce-dipendenti iniziano nel fotosistema II. Nel PSII, l’energia della luce solare è usata per scindere l’acqua, che libera due elettroni, due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Questo processo illustra la fotosintesi ossigenica, in cui il primo donatore di elettroni è l’acqua e l’ossigeno viene creato come prodotto di scarto.

Quali sono le 7 fasi delle reazioni dipendenti dalla luce?

Termini in questo set (7)(1a volta) L’energia viene assorbita dal sole.L’acqua viene scissa.Gli ioni di idrogeno vengono trasportati attraverso la membrana tilakoide.(2a volta) L’energia viene assorbita dal sole.Il NADPH viene prodotto dal NADP+.Gli ioni di idrogeno si diffondono attraverso il canale proteico.L’ADP diventa ATP.

Quali sono i 5 passi delle reazioni luce-dipendenti?

Ecco i passi fondamentali:Assorbimento della luce nel PSII. Quando la luce viene assorbita da uno dei molti pigmenti del fotosistema II, l’energia passa da un pigmento all’altro fino a raggiungere il centro di reazione. … Sintesi di ATP. … Assorbimento della luce nel PSI. … Formazione del NADPH.

Quali sono i 7 passi delle reazioni luce-dipendenti?

Termini in questo set (7)(1a volta) L’energia viene assorbita dal sole.L’acqua viene scissa.Gli ioni di idrogeno vengono trasportati attraverso la membrana tilakoide.(2a volta) L’energia viene assorbita dal sole.Il NADPH viene prodotto dal NADP+.Gli ioni di idrogeno si diffondono attraverso il canale proteico.L’ADP diventa ATP.

La reazione luce-dipendente produce ossigeno?

Nelle reazioni luce-dipendenti, che avvengono nella membrana del tilakoide, la clorofilla assorbe l’energia dalla luce solare e poi la converte in energia chimica con l’uso dell’acqua. … Le reazioni luce-dipendenti rilasciano ossigeno come sottoprodotto quando l’acqua viene scomposta.

Cosa è necessario per le reazioni luce-dipendenti?

Le reazioni luce-dipendenti usano l’energia luminosa per produrre due molecole necessarie per la fase successiva della fotosintesi: la molecola di stoccaggio dell’energia ATP e il trasportatore di elettroni ridotti NADPH. Nelle piante, le reazioni luminose avvengono nelle membrane tilakoidi di organelli chiamati cloroplasti.

Cosa è necessario perché le reazioni luce-dipendenti avvengano?

Le reazioni luce-dipendenti avvengono nella membrana tilakoide dei cloroplasti e si verificano in presenza di luce solare. La luce del sole viene convertita in energia chimica durante queste reazioni. … L’ATP e il NADPH sono molecole di stoccaggio dell’energia e di trasporto/donazione degli elettroni.

Qual è la funzione primaria del flusso ciclico di elettroni?

Nelle piante superiori, la generazione del gradiente protonico attraverso la membrana del tilakoide (ΔpH) attraverso il flusso ciclico di elettroni (CEF) ha principalmente due funzioni: (1) generare ATP e bilanciare il bilancio energetico ATP/NADPH, e (2) proteggere i fotosistemi I e II dalla fotoinibizione.

Quali sono i 3 prodotti delle reazioni luce-dipendenti?

Le reazioni esergoniche luce-dipendenti della fotosintesi convertono l’energia luminosa in energia chimica, producendo ATP e NADPH. Queste reazioni avvengono nei tilakoidi dei cloroplasti. I prodotti delle reazioni luce-dipendenti, ATP e NADPH, sono entrambi necessari per le reazioni endergoniche luce-indipendenti.

Dove avvengono le reazioni luce-dipendenti?

Le reazioni luce-dipendenti avvengono nella membrana tilakoide dei cloroplasti e si verificano in presenza di luce solare. La luce solare è convertita in energia chimica durante queste reazioni. La clorofilla nelle piante assorbe la luce solare e la trasferisce al fotosistema che è responsabile della fotosintesi.

Qual è la differenza tra flusso lineare e ciclico di elettroni?

Nel flusso lineare di elettroni (frecce ininterrotte) l’energia dei fotoni assorbiti viene utilizzata per ossidare l’acqua sulla faccia luminale del fotosistema II (PS II). … Nel flusso ciclico di elettroni, l’energia dei fotoni assorbiti causa l’ossidazione del centro di reazione (P700) nel PS I.

Qual è la differenza tra flusso di elettroni ciclico e non ciclico?

Differenziare tra fotofosforilazione ciclica e non ciclica. … Nella fotofosforilazione ciclica, viene prodotto solo ATP, mentre nella fotofosforilazione non ciclica vengono prodotti sia NADPH che ATP. Nella fotofosforilazione ciclica, gli elettroni vengono espulsi dal fotosistema I e ritornano nel sistema.

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