V detailu

Fotochemická fáze fotosyntézy


Podrobněji viz fotochemická fáze.

Nazývá se také „čistá fáze“ fotosyntézy, protože její výskyt je zcela závislý na světle. Protože se jedná o krok, který se počítá za účasti molekul chlorofylu, stává se uvnitř tilakoidů, na jejichž vnitřních stranách jejich membrán jsou molekuly tohoto fotosyntetizujícího pigmentu „ukotveny“.

V této fázi ztrácí chlorofyl, když je osvětlen, elektrony, což v molekule způsobuje "dutiny". Osud ztracených elektronů a přeočkování těchto dutin mohou sledovat dva odlišné mechanismy, nazývané cyklická fotofosforylace a acyklická fotofosforylace.

V tzv fotosystém I, převládá chlorofyl a. Když se rozsvítí, ztratí pár vzrušených (na energii bohatých) elektronů. V molekule chlorofylu je zavedena „prázdnota“ elektronů. Elektronový pár je shromažďován řadou cytochromy, látky, které přijímají další elektrony, stávají se nestabilními a přenášejí tyto elektrony na jiné molekuly.
Při průchodu cytochromovým řetězcem elektrony postupně ztrácí energii, která se používá ve fosforylaci (produkce ATP spojením jedné další fosfátové skupiny s molekulou ADP). Protože tato fosforylace je umožněna světelnou energií zachycenou chlorofylovými elektrony, nazývá se fotofosforylace.

Po průchodu cytochromovým řetězcem se elektrony vracejí k molekule chlorofylu a obsazují „prázdnotu“, kterou opustili. Jak se elektrony vracejí k chlorofylu, proces je cyklický.

Tento mechanismus využívá dva systémy fotosyntézy: fotosystém I a fotosystém II. Ve fotosystému I převládá chlorofyl zatímco fotosystém II převládá chlorofyl b.
Chlorofyl , osvětlené, ztratí pár aktivovaných elektronů, shromážděných zvláštním akceptorem, ferridoxin. Zároveň chlorofyl b, nadšený světlem, ztratí pár elektronů, které po překročení řetězce cytochromu obsadí „prázdnotu“ zbylou v molekule chlorofylu a. Během průchodu těchto elektronů cytochromovým řetězcem dochází k uvolňování energie a produkci ATP (fosforylace). Jako "elektronová dutina" chlorofylu není naplněn stejnými elektrony, které vyšly z této molekuly, mechanismus se nazývá acyklická fotofosforylace.

Uvnitř chloroplastů se voda rozkládá v přítomnosti světla. Tato reakce je fotolýza vody. (nebo Hillova reakce).

Z produktů fotolýzy na vodě obsadí elektrony „dutiny“ zanechané ztrátou elektronů chlorofylem. b. H + protony, spolu s elektrony ztracenými chlorofylem a, bude transformovat NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfát) na NADPH. Současně se uvolňuje kyslík. Toto je důležitý aspekt fotosyntézy: Veškerý kyslík vytvářený v procesu pochází z fotolýzy vody.

Fotosyntetické bytosti používají vodu jako zdroj atomů vodíku ke snížení NADP. Tyto atomy vodíku se později používají při redukci CO2 dokonce i sacharidy. Obecná procesní rovnice je následující:

Hodnota ne obecně odpovídá šesti, což vede k tvorbě glukózy (C6H126). Protože však veškerý uvolněný kyslík pochází z vody, musí být rovnice korigována na:

Lze tedy vysvětlit původ veličiny 2n atomů kyslíku z množství 2n molekuly vody (H2O).