Skip to main content
Global

8.6: התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה - תהליכים של התגובות התלויות באור

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    210155

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    • תאר כיצד אנרגיית האור מומרת ל- ATP ו- NADPH.

    כיצד פועלות תגובות תלויות אור

    התפקיד הכולל של תגובות תלויות אור, השלב הראשון של הפוטוסינתזה, הוא להמיר אנרגיית שמש לאנרגיה כימית בצורה של NADPH ו- ATP, המשמשים בתגובות בלתי תלויות באור ומדליקים את הרכבת מולקולות הסוכר. מתחמי חלבון ומולקולות פיגמנט פועלים יחד לייצור NADPH ו- ATP.

    הפקת אנרגיה כימית

    אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית בקומפלקס רב-חלבונים הנקרא מערכת צילום. שני סוגים של מערכות צילום, מערכת צילום I (PSI) ומערכת צילום II (PSII), נמצאים בקרום התילקואיד בתוך הכלורופלסט. כל מערכת צילום מורכבת מחלבוני אנטנה מרובים המכילים תערובת של 300-400 כלורופיל a ו - b מולקולות, כמו גם פיגמנטים אחרים כמו קרוטנואידים. קומפלקס ציטוכרום b6f וסינתאז ATP הם גם מתחמי חלבון עיקריים בקרום התילקואיד הפועלים עם מערכות הצילום ליצירת ATP ו- NADPH.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): Photosystems I & II: מערכת צילום מורכבת ממתחם קצירת אור ומרכז תגובה. פיגמנטים במתחם קצירת האור מעבירים אנרגיית אור לשתי מולקולות כלורופיל a מיוחדות במרכז התגובה. האור מעורר אלקטרון מהכלורופיל א זוג, העובר למקבל האלקטרונים הראשי. לאחר מכן יש להחליף את האלקטרון הנרגש. ב (א) מערכת צילום II, האלקטרון מגיע מפיצול מים, המשחרר חמצן כתוצר פסולת. ב (ב) מערכת צילום I, האלקטרון מגיע משרשרת הובלת האלקטרונים של כלורופלסט.

    שתי מערכות הצילום סופגות אנרגיית אור באמצעות חלבונים המכילים פיגמנטים, כגון כלורופיל. התגובות התלויות באור מתחילות במערכת הצילום II. ב- PSII, אנרגיה מאור השמש משמשת לפיצול מים, המשחררים שני אלקטרונים, שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד. כאשר כלורופיל א מולקולה במרכז התגובה של PSII סופג פוטון, האלקטרון במולקולה זו מגיע לרמת אנרגיה גבוהה יותר. מכיוון שמצב זה של אלקטרון מאוד לא יציב, האלקטרון מועבר למולקולה אחרת ויוצר שרשרת של תגובות חיזור הנקראות שרשרת הובלת אלקטרונים (ETC). זרימת האלקטרונים עוברת מ- PSII לציטוכרום b6f ל- PSI; כאשר אלקטרונים נעים בין שתי מערכות הצילום הללו, הם מאבדים אנרגיה. מכיוון שהאלקטרונים איבדו אנרגיה לפני הגעתם ל- PSI, עליהם להיות מופעלים מחדש על ידי PSI. לכן, פוטון נוסף נספג על ידי אנטנת PSI. אנרגיה זו מועברת למרכז התגובה PSI. מרכז תגובה זה, המכונה P700, מתחמצן ושולח אלקטרון בעל אנרגיה גבוהה להפחתת NADP+ ל- NADPH. תהליך זה ממחיש פוטוסינתזה חמצנית, שבה תורם האלקטרונים הראשון הוא מים וחמצן נוצר כתוצר פסולת.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): מערכת צילום II: במרכז התגובה של מערכת הצילום II (PSII), אנרגיה מאור השמש משמשת להפקת אלקטרונים מהמים. האלקטרונים עוברים דרך שרשרת הובלת האלקטרונים של כלורופלסט למערכת הצילום I (PSI), מה שמפחית את NADP+ ל-NADPH. שרשרת הובלת האלקטרונים מעבירה פרוטונים על פני קרום התילקואיד לתוך לומן. במקביל, פיצול מים מוסיף פרוטונים לומן בעוד הפחתת NADPH מסירה פרוטונים מהסטרומה. התוצאה נטו היא pH נמוך בלומן התילקואיד ו- pH גבוה בסטרומה. סינתאז ATP משתמש בשיפוע אלקטרוכימי זה כדי ליצור ATP.

    ציטוכרום b6f וסינתאז ATP פועלים יחד ליצירת ATP. תהליך זה, הנקרא פוטופוספורילציה, מתרחש בשתי דרכים שונות. בפוטופוספורילציה לא מחזורית, ציטוכרום b6f משתמש באנרגיה של אלקטרונים מ-PSII כדי לשאוב יוני מימן מהלומן (אזור בריכוז גבוה) לסטרומה (אזור בריכוז נמוך). האנרגיה המשתחררת מזרם יוני המימן מאפשרת לסינתאז ATP לחבר קבוצת פוספט שלישית ל- ADP, היוצרת ATP. זרימה זו של יוני מימן דרך סינתאז ATP נקראת כימיוזמוזה מכיוון שהיונים עוברים מאזור גבוה לאזור בריכוז נמוך דרך מבנה חדיר למחצה. בפוטופוספורילציה מחזורית, ציטוכרום b6f משתמש באנרגיה של אלקטרונים הן מ- PSII והן מ- PSI כדי ליצור יותר ATP ולעצור את ייצור ה- NADPH. זרחון מחזורי חשוב לשמירה על הפרופורציות הנכונות של NADPH ו-ATP, אשר יבצעו תגובות בלתי תלויות באור בהמשך.

    תגובת הרשת של כל התגובות תלויות האור בפוטוסינתזה חמצנית היא: 2H 2 O + 2NADP+ + 3ADP+3Pi → O 2 + 2NADPH + 3ATP

    נקודות מפתח

    • אנרגיית האור מפצלת מים ומוציאה אלקטרונים במערכת הצילום II (PSII); ואז האלקטרונים מועברים מ- PSII לציטוכרום b6f למערכת צילום I (PSI) ומפחיתים באנרגיה.
    • אלקטרונים מופעלים מחדש ב- PSI ואלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מפחיתים את NADP+ל- NADPH.
    • בפוטופוספורילציה לא מחזורית, ציטוכרום b6f משתמש באנרגיה של אלקטרונים מ-PSII כדי לשאוב יוני מימן מהלומן לסטרומה; אנרגיה זו מאפשרת ל-ATP synthase לחבר קבוצת פוספט שלישית ל-ADP, היוצרת ATP.
    • בפוטופוספורילציה מחזורית, ציטוכרום b6f משתמש באנרגיה של אלקטרונים הן מ- PSII והן מ- PSI כדי ליצור יותר ATP ולעצור את ייצור NADPH, תוך שמירה על הפרופורציות הנכונות של NADPH ו- ATP.

    מונחי מפתח

    • מערכת צילום: אחת משתי מערכות ביוכימיות, הפעילות בכלורופלסטים, המהוות חלק מפוטוסינתזה.
    • פוטופוספורילציה: הוספת קבוצת פוספט (PO43-) לחלבון או מולקולה אורגנית אחרת על ידי פוטוסינתזה.
    • כימיוזמוזה: תנועת היונים על פני קרום חדיר סלקטיבי, במורד השיפוע האלקטרוכימי שלהם.

    תרומות וייחוסים

    • אור גלוי. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: http://en.wiktionary.org/wiki/visible_light. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מכללת OpenStax, ביולוגיה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...ol11448/latest. רישיון: CC BY: ייחוס
    • ללא גבולות. מסופק על ידי: למידה ללא גבולות. ממוקם בכתובת: www.boundless.com//ביולוגיה/דה... ספקטרום רשת. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • אורך גל. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/אורך גל. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_03.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_02.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, ביולוגיה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...ol11448/latest. רישיון: CC BY: ייחוס
    • ספקטרופוטומטר. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/ספקטרופוטומטר. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • קרוטנואידים. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/קרוטנואיד. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • כלורופיל. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/כלורופיל. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_03.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_02.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_04.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest..._02_05abcd.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_06.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מערכת צילום. מסופק על ידי: ויקימילון. ממוקם בכתובת: en.wiktionary.org/ויקי/מערכת צילום. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • ביולוגיה של התא/אספקת אנרגיה/תגובות תלויות אור. מסופק על ידי: ויקיספרים. ממוקם בכתובת: en.wikibooks.org/ויקי/סל_בי... תגובות שיניים. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מכללת OpenStax, ביולוגיה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...ol11448/latest. רישיון: CC BY: ייחוס
    • פוטופוספורילציה. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/wiki/פוטופוספורילציה. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • כימיוזמוזה. מסופק על ידי: ויקיפדיה. ממוקם בכתובת: en.wikipedia.org/ויקי/כימיוזמוזה. רישיון: CC BY-SA: ייחוס-שיתוף זהה
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_03.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_02.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_04.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest..._02_05abcd.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_06.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...e_08_02_08.jpg. רישיון: CC BY: ייחוס
    • מכללת OpenStax, התגובות התלויות באור של פוטוסינתזה. 16 באוקטובר 2013. מסופק על ידי: אופנסטקס CNX. ממוקם בכתובת: http://cnx.org/content/m44448/latest...08_02_07ab.png. רישיון: CC BY: ייחוס