Skip to main content
Global

8.2: Majibu ya Mwanga ya Mwanga ya Photosynthes

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175995

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

    Ujuzi wa Kuendeleza

    • Eleza jinsi mimea inachukua nishati kutoka jua
    • Eleza wavelengths fupi na ndefu za mwanga
    • Eleza jinsi na wapi photosynthesis hufanyika ndani ya mmea

    Je, mwanga unaweza kutumiwa kufanya chakula? Wakati mtu anarudi taa, nishati ya umeme inakuwa nishati nyepesi. Kama aina nyingine zote za nishati ya kinetic, mwanga unaweza kusafiri, kubadilisha fomu, na kuunganishwa kufanya kazi. Katika kesi ya photosynthesis, nishati ya mwanga inabadilishwa kuwa nishati ya kemikali, ambayo photoautotrophs hutumia kujenga molekuli za kabohaidreti (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Hata hivyo, autotrophs hutumia tu vipengele vichache vya jua.

    Picha inaonyesha silhouette ya mmea wa nyasi dhidi ya jua wakati wa jua.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Photoautotrophs inaweza kukamata nishati ya mwanga kutoka jua, na kuibadilisha kuwa nishati ya kemikali inayotumiwa kujenga molekuli za chakula. (mikopo: Gerry Atwell)

    Nishati ya Mwanga ni nini?

    Jua hutoa kiasi kikubwa cha mionzi ya umeme (nishati ya jua). Binadamu wanaweza kuona sehemu tu ya nishati hii, ambayo sehemu hiyo inajulikana kama “mwanga unaoonekana.” Njia ambayo nishati ya jua husafiri inaelezewa kama mawimbi. Wanasayansi wanaweza kuamua kiasi cha nishati ya wimbi kwa kupima wavelength yake, umbali kati ya pointi mfululizo wa wimbi. Wimbi moja linapimwa kutoka kwa pointi mbili za mfululizo, kama vile kutoka kwenye kiumbe hadi kwenye kiumbe au kutoka kwenye mto hadi kwenye mto (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

    Mfano unaonyesha mawimbi mawili. Umbali kati ya viumbe (au mabwawa) ni wavelength.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): wavelength ya wimbi moja ni umbali kati ya pointi mbili mfululizo wa nafasi sawa (viumbe viwili au mabwawa mawili) kando ya wimbi.

    Nuru inayoonekana ni moja tu ya aina nyingi za mionzi ya sumakuumeme inayotokana na jua na nyota nyingine. Wanasayansi kutofautisha aina mbalimbali za nishati radiant kutoka jua ndani ya wigo sumakuumeme. Wigo wa umeme ni aina mbalimbali za mzunguko wa mionzi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Tofauti kati ya wavelengths inahusiana na kiasi cha nishati iliyobeba nao.

    Mfano unaorodhesha aina za mionzi ya sumakuumeme kwa utaratibu wa kuongeza wavelength. Hizi ni pamoja na rays ya gamma, X-rays, ultraviolet, inayoonekana, infrared, na redio. Mionzi ya Gamma ina wavelength fupi sana, kwa utaratibu wa elfu moja ya nanometer. Mawimbi ya redio yana wavelength ndefu sana, kwa utaratibu wa kilomita moja. Mwanga unaoonekana huanzia nanometers 380 kwenye mwisho wa violet wa wigo, hadi nanometers 750 kwenye mwisho wa nyekundu wa wigo.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Jua hutoa nishati kwa namna ya mionzi ya umeme. Mionzi hii ipo katika wavelengths tofauti, ambayo kila mmoja ina nishati yake ya tabia. Mionzi yote ya umeme, ikiwa ni pamoja na mwanga inayoonekana, ina sifa ya wavelength yake.

    Kila aina ya mionzi ya umeme husafiri kwa wavelength fulani. Kwa muda mrefu wavelength (au zaidi imetambulishwa inaonekana kwenye mchoro), nishati ndogo hufanyika. Mifupi, mawimbi yenye nguvu hubeba nishati zaidi. Hii inaweza kuonekana kuwa halali, lakini fikiria kwa suala la kipande cha kusonga kamba nzito. Inachukua jitihada kidogo na mtu kusonga kamba katika mawimbi marefu, pana. Ili kufanya kamba kusonga kwa mawimbi mafupi, yenye nguvu, mtu atahitaji kutumia nishati zaidi.

    Wigo wa umeme (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)) inaonyesha aina kadhaa za mionzi ya umeme inayotoka jua, ikiwa ni pamoja na X-rays na mionzi ya ultraviolet (UV). Mawimbi ya juu-nishati yanaweza kupenya tishu na kuharibu seli na DNA, akielezea kwa nini X-rays na mionzi ya UV inaweza kuwa na madhara kwa viumbe hai.

    Kunywa kwa Mwanga

    Nishati ya nuru huanzisha mchakato wa photosynthesis wakati rangi hupata mwanga. Nguruwe za kikaboni, iwe katika retina ya binadamu au thylakoid ya chloroplast, zina viwango vidogo vya nishati ambavyo vinaweza kunyonya. Ngazi za nishati za chini kuliko zile zinazowakilishwa na mwanga nyekundu hazitoshi kuongeza elektroni ya orbital kwa hali inayojulikana, yenye msisimko (quantum). Nishati ngazi ya juu kuliko wale katika mwanga bluu mapenzi kimwili machozi molekuli mbali, aitwaye blekning. Hivyo rangi ya retina inaweza tu “kuona” (kunyonya) 700 nm hadi 400 nm mwanga, ambayo kwa hiyo inaitwa mwanga unaoonekana. Kwa sababu hiyo hiyo, mimea molekuli za rangi hupata mwanga tu katika kiwango cha wavelength cha 700 nm hadi 400 nm; physiologists ya mimea hutaja aina hii kwa mimea kama mionzi ya photosynthetically hai.

    Nuru inayoonekana inayoonekana na binadamu kama nuru nyeupe kweli ipo katika upinde wa mvua wa rangi. Vitu fulani, kama vile mche au tone la maji, hueneza nuru nyeupe ili kufunua rangi kwa jicho la mwanadamu. Sehemu inayoonekana ya mwanga wa wigo wa umeme inaonyesha upinde wa mvua wa rangi, na violet na bluu kuwa na wavelengths fupi, na hivyo nishati ya juu. Kwa upande mwingine wa wigo kuelekea nyekundu, wavelengths ni ndefu na zina nishati ya chini (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

    Mfano unaonyesha rangi ya mwanga unaoonekana. Ili kupungua kwa wavelength, kutoka nanometers 700 hadi nanometers 400, hizi ni nyekundu, machungwa, njano, kijani, bluu, indigo, na violet. Nanometers 500 ni kuhusu unene wa membrane ya sabuni. Infrared ina wavelengths ndefu kuliko nuru nyekundu, na uv na X-rays zina wavelengths fupi kuliko mwanga wa violet.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Rangi ya mwanga inayoonekana haina kubeba kiasi sawa cha nishati. Violet ina wavelength fupi na kwa hiyo hubeba nishati zaidi, wakati nyekundu ina wavelength ndefu zaidi na hubeba kiasi kidogo cha nishati. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA)

    Uelewa wa rangi

    Aina tofauti za rangi zipo, na kila mmoja amebadilika ili kunyonya wavelengths fulani (rangi) za mwanga unaoonekana. Nguruwe zinaonyesha au kusambaza wavelengths ambazo haziwezi kunyonya, na kuzifanya zionekane katika rangi inayofanana.

    Chlorophylls na carotenoids ni madarasa mawili makubwa ya rangi photosynthetic kupatikana katika mimea na mwani; kila darasa ina aina nyingi za molekuli rangi. Kuna chlorophyll kuu tano: a, b, c na d na molekuli inayohusiana inayopatikana katika prokaryotes inayoitwa bacteriochlorophyll. Chlorophyll a na chlorophyll b hupatikana katika kloroplasts ya juu ya mimea na itakuwa lengo la majadiliano yafuatayo.

    Kwa aina nyingi za aina tofauti, carotenoids ni kundi kubwa zaidi la rangi. Carotenoidi zinazopatikana katika matunda—kama vile nyekundu ya nyanya (lycopene), njano ya mbegu za mahindi (zeaxanthin), au machungwa ya peel ya machungwa (β-carotene) -hutumiwa kama matangazo ili kuvutia wasambazaji wa mbegu. Katika photosynthesis, carotenoids hufanya kazi kama rangi ya photosynthetic ambayo ni molekuli yenye ufanisi sana kwa ajili ya kupoteza nishati ya ziada Wakati jani linapoonekana kwa jua kamili, athari za mwanga-tegemezi zinahitajika kutengeneza kiasi kikubwa cha nishati; ikiwa nishati hiyo haitumiki vizuri, inaweza kufanya uharibifu mkubwa. Kwa hiyo, carotenoids nyingi huishi kwenye membrane ya thylakoid, hupata nishati ya ziada, na husafisha salama nishati hiyo kama joto.

    Kila aina ya rangi inaweza kutambuliwa na muundo maalum wa wavelengths inachukua kutoka mwanga unaoonekana, ambayo ni wigo wa ngozi. Grafu katika Kielelezo\(\PageIndex{5}\) inaonyesha spectra ya ngozi kwa chlorophyll a, chlorophyll b, na aina ya rangi ya carotenoid inayoitwa β-carotene (ambayo inachukua mwanga wa bluu na kijani). Angalia jinsi kila rangi ina seti tofauti ya peaks na mabwawa, akifunua muundo maalum sana wa ngozi. Chlorophyll inachukua wavelengths kutoka mwisho wa wigo inayoonekana (bluu na nyekundu), lakini si kijani. Kwa sababu kijani inaonekana au kuambukizwa, chlorophyll inaonekana kijani. Carotenoids kunyonya katika kanda short-wavelength bluu, na kutafakari tena njano, nyekundu, na machungwa wavelengths.

    Chlorophyll a na chlorophyll b hujumuisha mlolongo mrefu wa hydrocarbon unaohusishwa na pete kubwa, ngumu yenye nitrojeni na kaboni. Magnésiamu inahusishwa na katikati ya pete. Chlorophyll b inatofautiana na chlorophyll a kwa kuwa ina kundi la CHO badala ya kundi la CH3 linalohusishwa na sehemu moja ya pete. Beta-carotene ni hydrocarbon ya matawi yenye pete ya kaboni sita kila mwisho. Kila chati inaonyesha spectra ya absorbance kwa chlorophyll a, chlorophyll b, na β-carotene. Nguruwe tatu huchukua wavelengths ya bluu-kijani na machungwa-nyekundu ya mwanga lakini ina spectra tofauti kidogo.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): (a) Chlorophyll a, (b) chlorophyll b, na (c) β -carotene ni rangi ya kikaboni ya hydrophobic inayopatikana kwenye utando wa thylakoid. Chlorophyll a na b, ambazo zinafanana isipokuwa kwa sehemu iliyoonyeshwa kwenye sanduku nyekundu, huwajibika kwa rangi ya kijani ya majani. β -carotene ni wajibu wa rangi ya machungwa katika karoti. Kila rangi ina (d) wigo wa kipekee wa absorbance.

    Viumbe vingi vya photosynthetic vina mchanganyiko wa rangi; kwa kutumia, viumbe vinaweza kunyonya nishati kutoka kwa wavelengths mbalimbali. Sio viumbe vyote vya photosynthetic vina upatikanaji kamili wa jua. Viumbe vingine hukua chini ya maji ambapo kiwango cha mwanga na ubora hupungua na kubadilika kwa kina. Viumbe vingine hukua katika ushindani kwa mwanga. Mimea juu ya sakafu ya msitu wa mvua lazima kuwa na uwezo wa kunyonya kidogo yoyote ya mwanga kwamba huja kwa njia ya, kwa sababu miti mirefu kunyonya zaidi ya jua na kuwatawanya iliyobaki mionzi ya jua (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

    Picha inaonyesha chini ya msitu.
    Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Mimea ambayo hukua kwa kawaida katika kivuli imebadilishwa na viwango vya chini vya mwanga kwa kubadilisha viwango vya jamaa vya rangi zao za chlorophyll. (mikopo: Jason Hollinger)

    Wakati wa kusoma viumbe vya photosynthetic, wanasayansi wanaweza kuamua aina za rangi zilizopo kwa kuzalisha spectra ya ngozi. Chombo kinachoitwa spectrophotometer kinaweza kutofautisha ambayo wavelengths ya mwanga dutu inaweza kunyonya. Spectrophotometers kupima mwanga kupitishwa na compute kutoka humo ngozi. Kwa kuchimba rangi kutoka kwa majani na kuweka sampuli hizi kwenye spectrophotometer, wanasayansi wanaweza kutambua ni wavelengths gani ya mwanga ambayo viumbe vinaweza kunyonya. Mbinu za ziada za kutambua rangi za mimea ni pamoja na aina mbalimbali za chromatography ambazo hutenganisha rangi na uhusiano wao wa jamaa kwa awamu imara na za simu.

    Jinsi Kazi ya Tegemezi ya Mwanga

    Kazi ya jumla ya athari za kutegemea mwanga ni kubadili nishati ya jua katika nishati ya kemikali kwa namna ya NADPH na ATP. Nishati hii ya kemikali inasaidia athari za kujitegemea na husababisha mkusanyiko wa molekuli za sukari. Athari za tegemezi za mwanga zinaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{7}\). Complexes ya protini na molekuli za rangi hufanya kazi pamoja ili kuzalisha NADPH na ATP.

    Mchoro a inaonyesha muundo wa PSII, ambayo imeingizwa kwenye membrane ya thylakoid. Katika msingi wa PSII ni kituo cha majibu. Kituo cha mmenyuko kinazungukwa na tata ya kuvuna mwanga, ambayo ina molekuli ya rangi ya antenna ambayo hupunguza nishati ya mwanga kuelekea jozi ya molekuli ya chlorophyll katika kituo cha mmenyuko. Matokeo yake, elektroni ni msisimko na kuhamishiwa kwa kukubali elektroni ya msingi. Molekuli ya maji imegawanyika, ikitoa elektroni mbili ambazo hutumiwa kuchukua nafasi ya elektroni zenye msisimko. Mchoro b unaonyesha muundo wa PSI, ambao ni sawa na muundo kwa PSII. Hata hivyo, PSII inatumia elektroni kutoka mnyororo wa usafiri wa elektroni ya kloroplast pia iliyoingia kwenye utando wa thylakoidi kuchukua nafasi ya elektroni yenye msisimko.
    Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Photosystem ina tata ya kuvuna mwanga na kituo cha majibu. Nguruwe katika tata ya kuvuna mwanga kupita nishati ya mwanga kwa chlorophyll mbili maalum molekuli katika kituo cha majibu. Mwanga huvutia elektroni kutoka kwa chlorophyll jozi, ambayo hupita kwa kukubali elektroni ya msingi. Electron ya msisimko lazima ibadilishwe. Katika (a) photosystem II, elektroni inatokana na kugawanyika kwa maji, ambayo hutoa oksijeni kama bidhaa taka. Katika (b) photosystem I, elektroni inatokana na mlolongo wa usafiri wa elektroni wa kloroplast uliojadiliwa hapa chini

    Hatua halisi ambayo hubadilisha nishati ya mwanga katika nishati ya kemikali hufanyika katika tata ya multiprotein inayoitwa photosystem, aina mbili ambazo zinapatikana iliyoingia kwenye utando wa thylakoid, photosystem II (PSII) na photosystem I (PSI) (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Complexes mbili hutofautiana kwa misingi ya kile ambacho huchochea (yaani, chanzo cha usambazaji wa elektroni ya chini ya nishati) na kile wanachopunguza (mahali ambapo hutoa elektroni zao za nguvu).

    Wote photosystems wana muundo sawa wa msingi; idadi ya protini antenna ambayo molekuli chlorophyll amefungwa kuzunguka kituo cha majibu ambapo photochemistry hufanyika. Kila mfumo wa photosystem unatumiwa na tata ya kuvuna mwanga, ambayo hupita nishati kutoka jua hadi kituo cha majibu; ina protini nyingi za antenna ambazo zina mchanganyiko wa molekuli 300—400 za klorofili a na b pamoja na rangi nyingine kama carotenoids. Kunywa kwa photon moja au kiasi tofauti au “pakiti” ya mwanga na yoyote ya chlorophylls inasubabisha molekuli hiyo katika hali ya msisimko. Kwa kifupi, nishati ya nuru sasa imekamatwa na molekuli za kibiolojia lakini haihifadhiwe kwa umbo lolote muhimu bado. Nishati huhamishwa kutoka chlorophyll hadi chlorophyll mpaka hatimaye (baada ya milioni moja ya pili), hutolewa kwenye kituo cha majibu. Hadi kufikia hatua hii, nishati pekee imehamishwa kati ya molekuli, sio elektroni.

    Sanaa Connection

    Mfano huu unaonyesha vipengele vinavyohusika katika athari za mwanga, ambazo zote zimeingizwa kwenye utando wa thylakoid. Photosystem II inatumia nishati nyepesi kwa strip elektroni kutoka maji, kuzalisha nusu molekuli oksijeni na protoni mbili katika mchakato. Electron msisimko ni kisha kupita kupitia chloroplast elektroni mnyororo usafiri kwa photosystem I Photosystem I. Photosystem I hupita elektroni kwa NADP+ reductase, ambayo inatumia kubadili NADP+ na protoni kwa NADPH. Kama mnyororo wa usafiri wa elektroni unasonga elektroni, hupiga protoni ndani ya lumen ya thylakoidi. Kugawanyika kwa maji pia kunaongeza elektroni kwa lumen, na kupunguza NADPH huondoa protoni kutoka stroma. Matokeo halisi ni pH ya chini ndani ya lumen ya thylakoid, na pH ya juu nje, katika stroma. ATP synthase iliyoingia utando wa thylakoid husababisha protoni chini ya gradient yao ya electrochemical, kutoka kwa lumen hadi stroma, na hutumia nishati kutoka kwa gradient hii kufanya ATP.
    Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Katika kituo cha majibu ya photosystem II (PSII), nishati kutoka jua hutumiwa kuchimba elektroni kutoka kwa maji. Electroni husafiri kupitia mlolongo wa usafiri wa elektroni wa chloroplast hadi photosystem I (PSI), ambayo inapunguza NADP + kwa NADPH. Mlolongo wa usafiri wa elektroni huhamisha protoni kwenye utando wa thylakoidi ndani ya lumen. Wakati huo huo, kugawanyika kwa maji huongeza protoni kwa lumen, na kupunguza NADPH huondoa protons kutoka stroma. Matokeo halisi ni pH ya chini katika lumen ya thylakoid, na pH ya juu katika stroma. ATP synthase inatumia gradient hii electrochemical kufanya ATP.

    Nini chanzo cha awali cha elektroni kwa mnyororo wa usafiri wa elektroni wa chloroplast?

    1. maji
    2. oksijeni
    3. dioksidi kaboni
    4. NADPH

    Kituo cha majibu kina jozi ya chlorophyll molekuli yenye mali maalum. Chlorophylls hizo mbili zinaweza kufanyiwa oxidation juu ya uchochezi; wanaweza kweli kutoa elektroni katika mchakato unaoitwa photoact. Ni katika hatua hii katika kituo cha majibu, hatua hii katika photosynthesis, kwamba nishati mwanga ni waongofu katika elektroni msisimko. Hatua zote zinazofuata zinahusisha kupata elektroni hiyo kwenye carrier wa nishati NADPH kwa ajili ya utoaji wa mzunguko wa Calvin ambapo elektroni huwekwa kwenye kaboni kwa ajili ya kuhifadhi muda mrefu kwa namna ya carbohydrate.Psii na PSI ni sehemu mbili kuu za mnyororo wa usafiri wa elektroni wa photosynthetic , ambayo pia inajumuisha tata ya cytochrome. Tata ya saitokromu, enzyme inayojumuisha complexes mbili za protini, huhamisha elektroni kutoka kwa molekuli ya carrier plastoquinone (Pq) hadi plastocyanin ya protini (Pc), hivyo kuwezesha uhamisho wa protoni kwenye utando wa thylakoidi na uhamisho wa elektroni kutoka PSII hadi PSI.

    Kituo cha mmenyuko cha PSII (kinachoitwa P680) kinatoa elektroni zake za juu-nishati, moja kwa wakati, kwa mpokeaji wa elektroni wa msingi, na kupitia mnyororo wa usafiri wa elektroni (Pq kwa tata ya saitokromu kwa plastocyanine) kwa PSI. Electroni ya kukosa P680 inabadilishwa na kuchimba elektroni ya chini ya nishati kutoka maji; hivyo, maji hugawanyika na PSII inapunguzwa tena baada ya kila photoact. Kugawanyika moja H 2 O molekuli hutoa elektroni mbili, atomi mbili za hidrojeni, na atomi moja ya oksijeni. Kugawanyika molekuli mbili inahitajika kuunda molekuli moja ya gesi ya diatomiki O 2. Takriban asilimia 10 ya oksijeni hutumiwa na mitochondria katika jani kusaidia fosforasi ya oksidi. Salio hutoroka hadi angahewa ambako hutumiwa na viumbe vya aerobic kusaidia kupumua.

    Kama elektroni zinapitia kupitia protini zinazoishi kati ya PSII na PSI, zinapoteza nishati. Nishati hiyo hutumiwa kuhamisha atomi za hidrojeni kutoka upande wa stromal wa utando hadi lumen ya thylakoidi. Atomi hizo za hidrojeni, pamoja na zile zinazozalishwa na kugawanyika maji, hujilimbikiza kwenye lumen ya thylakoid na zitatumika kuunganisha ATP katika hatua ya baadaye. Kwa sababu elektroni wamepoteza nishati kabla ya kuwasili kwa PSI, lazima iwe na nguvu tena na PSI, kwa hiyo, photon nyingine inafyonzwa na antenna ya PSI. Nishati hiyo inapelekwa kwenye kituo cha mmenyuko wa PSI (kinachoitwa P700). P700 ni oxidized na hutuma elektroni ya juu-nishati kwa NADP + ili kuunda NADPH. Hivyo, PSII inachukua nishati ya kuunda gradients za proton kufanya ATP, na PSI inachukua nishati ili kupunguza NADP + katika NADPH. Photosystems mbili hufanya kazi katika tamasha, kwa sehemu, ili kuhakikisha kwamba uzalishaji wa NADPH utakuwa sawa na uzalishaji wa ATP. Njia nyingine zipo kwa tune nzuri kwamba uwiano sawa na hasa mahitaji ya nishati ya chloroplast ya mabadiliko ya kila mara.

    Kuzalisha Msaidizi wa Nishati: ATP

    Kama katika nafasi ya intermembrane ya mitochondria wakati wa kupumua kwa seli, uundaji wa ioni za hidrojeni ndani ya lumen ya thylakoid hujenga gradient ya mkusanyiko. passiv utbredningen ya ions hidrojeni kutoka mkusanyiko wa juu (katika Lumen thylakoid) kwa viwango vya chini (katika stroma) ni harnessed kujenga ATP, kama vile katika elektroni usafiri mlolongo wa kupumua seli. Ions hujenga nishati kwa sababu ya kutenganishwa na kwa sababu wote wana malipo sawa ya umeme, kupindana.

    Ili kutolewa nishati hii, ions za hidrojeni zitakimbilia kupitia ufunguzi wowote, sawa na maji ya kutembea kupitia shimo katika bwawa. Katika thylakoid, ufunguzi huo ni kifungu kupitia kituo maalumu cha protini kinachoitwa synthase ya ATP. Nishati iliyotolewa na mkondo wa ioni ya hidrojeni inaruhusu synthase ya ATP kuunganisha kikundi cha tatu cha phosphate kwa ADP, ambayo huunda molekuli ya ATP (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)). Mtiririko wa ioni za hidrojeni kupitia synthase ya ATP huitwa chemiosmosis kwa sababu ions huhamia kutoka eneo la juu hadi eneo la mkusanyiko mdogo kupitia muundo wa nusu-permit.

    Unganisha na Kujifunza

    Tembelea tovuti hii ili uone mchakato wa usanisinuru ndani ya jani.

    Muhtasari

    Rangi ya sehemu ya kwanza ya photosynthesis, athari za tegemezi za mwanga, hupata nishati kutoka jua. Photon inapiga rangi ya antenna ya photosystem II ili kuanzisha usanisinuru. Nishati husafiri kwenye kituo cha majibu ambacho kina chlorophyll a kwa mlolongo wa usafiri wa elektroni, ambayo hupiga ioni za hidrojeni ndani ya mambo ya ndani ya thylakoid. Hatua hii hujenga mkusanyiko mkubwa wa ions. Ions inapita kupitia ATP synthase kupitia chemiosmosis kuunda molekuli ya ATP, ambayo hutumiwa kwa ajili ya malezi ya molekuli ya sukari katika hatua ya pili ya usanisinuru. Photosystem I inachukua photon ya pili, ambayo husababisha kuundwa kwa molekuli ya NADPH, nishati nyingine na kupunguza nguvu carrier kwa athari za kujitegemea.

    Sanaa Connections

    Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Nini chanzo cha elektroni kwa mnyororo wa usafiri wa elektroni wa chloroplast?

    1. Maji
    2. Oksijeni
    3. Dioksidi kaboni
    4. NADPH
    Jibu

    A.

    faharasa

    wigo wa ngozi
    mbalimbali ya wavelengths ya mionzi sumakuumeme kufyonzwa na dutu fulani
    protini ya antenna
    molekuli ya rangi ambayo inachukua moja kwa moja mwanga na kuhamisha nishati kufyonzwa na molekuli nyingine rangi
    carotenoid
    photosynthetic rangi kwamba kazi ya kuondoa nishati ya ziada
    chlorophyll a
    aina ya chlorophyll ambayo inachukua mwanga wa rangi ya bluu na nyekundu na hivyo ina rangi ya bluu-kijani; molekuli pekee ya rangi ambayo hufanya photochemistry kwa kupata msisimko na kupoteza elektroni kwa mnyororo wa usafiri wa elektroni
    chlorophyll b
    accessory rangi ambayo inachukua bluu na nyekundu-machungwa mwanga na hivyo ina rangi ya njano-kijani
    saitokromu tata
    kundi la protini reversibly oxidizable na reducible kwamba ni sehemu ya mlolongo wa usafiri wa elektroni kati ya photosystem II na photosystem I
    wigo wa umeme
    mbalimbali ya frequency wote iwezekanavyo ya mionzi
    mzunguko wa usafiri wa elektroni
    kundi la protini kati ya PSII na PSI zinazopitisha elektroni zenye nguvu na kutumia nishati iliyotolewa na elektroni kuhamisha ions hidrojeni dhidi ya mkusanyiko wao gradient ndani ya lumen ya thylakoid
    mwanga kuvuna tata
    tata ambayo hupita nishati kutoka jua hadi kituo cha mmenyuko katika kila photosystem; ina protini nyingi za antenna ambazo zina mchanganyiko wa molekuli 300—400 za chlorophyll a na b pamoja na rangi nyingine kama carotenoids
    P680
    kituo cha mmenyuko wa photosystem II
    P700
    kituo cha mmenyuko wa photosystem I
    photoact
    ejection ya elektroni kutoka kituo cha mmenyuko kwa kutumia nishati ya photon iliyoingizwa
    fotoni
    tofauti kiasi au “pakiti” ya nishati ya mwanga
    mfumo wa picha
    kundi la protini, chlorophyll, na rangi nyingine zinazotumiwa katika athari za mwanga-tegemezi za usanisinuru ili kunyonya nishati ya mwanga na kuibadilisha kuwa nishati ya kemikali
    photosystem mimi
    rangi muhimu na protini tata katika utando wa thylakoid ambayo inatumia nishati ya mwanga kusafirisha elektroni kutoka plastocyanin hadi NADP + (ambayo inakuwa kupunguzwa kwa NADPH katika mchakato)
    photosystem II
    protini muhimu na tata ya rangi katika utando wa thylakoid ambayo husafirisha elektroni kutoka maji hadi mnyororo wa usafiri wa elektroni; oksijeni ni bidhaa ya PSII
    kibali cha msingi cha elektroni
    rangi au molekuli nyingine ya kikaboni katika kituo cha majibu ambacho kinakubali elektroni yenye nguvu kutoka kituo cha majibu
    kituo cha majibu
    tata ya molekuli ya chlorophyll na molekuli nyingine za kikaboni ambazo zimekusanyika karibu na jozi maalum ya molekuli ya chlorophyll na kibali cha msingi cha elektroni; uwezo wa kufanyiwa oxidation na kupunguza
    spectrophotometer
    chombo ambayo inaweza kupima mwanga kuambukizwa na kukokotoa ngozi
    masafa
    umbali kati ya pointi mfululizo wa nafasi sawa (viumbe viwili au mabwawa mawili) ya wimbi katika uwakilishi wa graphic; inversely sawia na nishati ya mionzi