Fotosynthese is het proces waarbij planten en sommige bacteriën en proteases suikermoleculen synthetiseren van koolstofdioxide, water en zonlicht. Fotosynthese kan in twee fasen worden verdeeld: de lichtafhankelijke reactie en de lichtonafhankelijke (of donkere) reacties. Tijdens de lichtreacties wordt een elektron gestript van een watermolecuul dat zuurstof en waterstofatomen vrijmaakt. Het vrije zuurstofatoom combineert met een ander vrij zuurstofatoom om zuurstofgas te produceren dat vervolgens vrijkomt.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Zuurstofatomen ontstaan ​​tijdens het licht proces van fotosynthese, en twee zuurstofatomen dan combineren om zuurstofgas te vormen.

Lichtreacties

Het primaire doel van de lichtreacties in fotosynthese is om energie te genereren voor gebruik in de donkere reacties. De energie wordt geoogst uit zonlicht dat wordt overgebracht op elektronen. Terwijl de elektronen door een reeks moleculen gaan, wordt een protongradiënt gevormd door membranen. De protonen stromen terug over het membraan door een enzym dat ATP-synthase wordt genoemd en dat ATP genereert, een energiemolecuul dat wordt gebruikt in de donkere reacties waarbij koolstofdioxide wordt gebruikt om suiker te maken. Dit proces wordt fotofotforylatie genoemd.

Cyclische en niet-cyclische fotofosforylering

Cyclische en niet-cyclische fotofosforylatie verwijst naar de bron en de bestemming van het elektron dat wordt gebruikt om de protongradiënt te genereren en op zijn beurt de ATP. Bij cyclische fotofosforatie wordt het elektron teruggevoerd naar een fotosysteem waar het opnieuw wordt geactiveerd en de reis door de lichtreacties wordt herhaald. In niet-cyclische fotofosforylatie is de laatste stap van het elektron echter de vorming van een NADPH-molecuul dat ook in de donkere reacties wordt gebruikt. Dit vereist de invoer van een nieuw elektron om de lichtreacties te herhalen. De behoefte aan dit elektron resulteert in de vorming van zuurstof uit watermoleculen.

Chloroplasten

In fotosynthetische eukaryoten zoals algen en planten, vindt fotosynthese plaats in een gespecialiseerd celorganel, chloroplast genaamd. Binnen de chloroplasten bevinden zich thylakoïde membranen die een interne en externe omgeving voor fotosynthese bieden. De thylakoïde membranen zijn aanwezig in alle fotosynthetische organismen, inclusief bacteriën, maar alleen eukaryoten bevatten deze membranen in chloroplasten. Fotosynthese begint in fotosystemen die zich binnen de thylakoïde membranen bevinden. Naarmate de lichtreacties van de fotosynthese voortschrijden, worden protonen in de membraanruimten gepakt waardoor een proton-gradiënt over het membraan ontstaat.

Fotosystemen

Fotosystemen zijn complexe structuren van pigmenten die zich binnen het thylakoid-membraan bevinden en die energie geven elektronen met behulp van lichtenergie. Elk pigment is afgestemd op een specifiek deel van het lichtspectrum. Het centrale pigment is chlorofyl? die een extra rol speelt bij het verzamelen van het elektron dat wordt gebruikt in de daaropvolgende lichtreacties. In het centrum van chlorofyl? zijn ionen die binden aan watermoleculen. Omdat chlorofyl een elektron activeert en het elektron buiten het fotosysteem naar wachtende receptormoleculen stuurt, wordt het elektron vervangen door de watermoleculen.

Zuurstofvorming -

Omdat elektronen worden ontdaan van watermoleculen, wordt het water wordt opgesplitst in componentatomen. De zuurstofatomen van twee watermoleculen vormen samen diatomische zuurstof (O _{2). De waterstofatomen, die enkele protonen zijn die hun elektronen missen, helpen bij het creëren van de proton-gradiënt in de ruimte die wordt omsloten door het thylakoid-membraan. De diatomische zuurstof komt vrij en het chlorofylcentrum bindt zich aan nieuwe watermoleculen om het proces te herhalen. Vanwege de betrokken reacties moeten vier elektronen worden geactiveerd door het chlorofyl om een ​​enkel molecuul zuurstof te genereren.}