Maklumat

8.20: Reaksi Bergantung Cahaya - Biologi


Fungsi keseluruhan tindak balas bergantung cahaya adalah untuk menukar tenaga suria menjadi tenaga kimia dalam bentuk NADPH dan ATP. Kompleks protein dan molekul pigmen bekerjasama untuk menghasilkan NADPH dan ATP.

Langkah sebenarnya yang mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga kimia berlaku di kompleks multiprotein yang disebut a sistem gambar, dua jenis yang terdapat di dalam membran thylakoid, sistem foto II (PSII) dan sistem gambar I (PSI) (Rajah 2). Kedua kompleks berbeza berdasarkan apa yang mereka mengoksidakan (iaitu sumber bekalan elektron tenaga rendah) dan apa yang mereka mengurangkan (tempat di mana mereka menyampaikan elektron bertenaga mereka).

Kedua-dua sistem foto mempunyai struktur asas yang sama; sebilangan protein antena yang molekul klorofil terikat mengelilingi pusat tindak balas di mana fotokimia berlaku. Setiap sistem fotos dilayani oleh kompleks penuai cahaya, yang mengalirkan tenaga dari cahaya matahari ke pusat tindak balas; ia terdiri daripada pelbagai protein antena yang mengandungi campuran 300-400 klorofil a dan b molekul serta pigmen lain seperti karotenoid. Penyerapan foton tunggal atau kuantiti yang berbeza atau "paket" cahaya oleh mana-mana klorofil mendorong molekul itu ke keadaan teruja. Ringkasnya, tenaga cahaya kini ditangkap oleh molekul biologi tetapi belum disimpan dalam bentuk berguna. Tenaga dipindahkan dari klorofil ke klorofil sehingga akhirnya (setelah kira-kira sepersejuta saat), ia dihantar ke pusat tindak balas. Hingga tahap ini, hanya tenaga yang dipindahkan antara molekul, bukan elektron.

Soalan Amalan

Di pusat tindak balas fotosistem II (PSII), tenaga dari cahaya matahari digunakan untuk mengeluarkan elektron dari air. Elektron bergerak melalui rantai pengangkutan elektron kloroplas ke fotosistem I (PSI), yang mengurangkan NADP+ ke NADPH. Rantai pengangkutan elektron menggerakkan proton melintasi membran thylakoid ke dalam lumen. Pada masa yang sama, pemisahan air menambahkan proton ke lumen, dan pengurangan NADPH menghilangkan proton dari stroma. Hasil bersih adalah pH rendah pada lumen thylakoid, dan pH tinggi pada stroma. ATP synthase menggunakan kecerunan elektrokimia ini untuk membuat ATP. Apakah sumber elektron awal untuk rantai pengangkutan elektron kloroplas?

  1. air
  2. oksigen
  3. karbon dioksida
  4. NADPH

[ungkapkan-jawab q = ”829552 ″] Tunjukkan Jawapan [/ ungkapkan-jawab]
[tersembunyi-jawapan a = ”829552 ″] Air adalah sumber awal. [/ tersembunyi-jawapan]

Pusat tindak balas mengandungi sepasang klorofil a molekul dengan harta khas. Kedua klorofil tersebut dapat mengalami pengoksidaan semasa pengujaan; mereka sebenarnya boleh melepaskan elektron dalam proses yang disebut a photoact. Pada tahap ini di pusat tindak balas, tenaga cahaya diubah menjadi elektron teruja. Semua langkah seterusnya melibatkan membawa elektron ke pembawa tenaga NADPH untuk dihantar ke kitaran Calvin di mana elektron disimpan ke karbon untuk simpanan jangka panjang dalam bentuk karbohidrat. PSII dan PSI adalah dua komponen utama fotosintetik rantai pengangkutan elektron, yang juga merangkumi kompleks sitokrom. Kompleks sitokrom, enzim yang terdiri daripada dua kompleks protein, memindahkan elektron dari molekul pembawa plastoquinone (Pq) ke protein plastocyanin (Pc), sehingga memungkinkan pemindahan proton melintasi membran thylakoid dan pemindahan elektron dari PSII ke PSI.

Pusat tindak balas PSII (disebut P680) menghantar elektron bertenaga tinggi, satu demi satu, ke akseptor elektron utama, dan melalui rangkaian pengangkutan elektron (Pq ke kompleks sitokrom hingga plastosianin) ke PSI. Elektron P680 yang hilang digantikan dengan mengeluarkan elektron tenaga rendah dari air; dengan itu, air berpecah dan PSII dikurangkan semula setelah setiap photoact. Membelah satu H2Molekul O membebaskan dua elektron, dua atom hidrogen, dan satu atom oksigen. Membelah dua molekul diperlukan untuk membentuk satu molekul diatom O2 gas. Kira-kira 10 peratus oksigen digunakan oleh mitokondria dalam daun untuk menyokong fosforilasi oksidatif. Selebihnya melarikan diri ke atmosfer di mana ia digunakan oleh organisma aerobik untuk menyokong pernafasan.

Semasa elektron bergerak melalui protein yang berada di antara PSII dan PSI, mereka kehilangan tenaga. Tenaga itu digunakan untuk memindahkan atom hidrogen dari sisi stromal membran ke lumen thylakoid. Atom hidrogen tersebut, ditambah dengan atom yang dihasilkan dengan membelah air, terkumpul dalam lumen thylakoid dan akan digunakan untuk mensintesis ATP pada langkah selanjutnya. Oleh kerana elektron telah kehilangan tenaga sebelum tiba di PSI, mereka mesti diaktifkan semula oleh PSI, oleh itu, foton lain diserap oleh antena PSI. Tenaga itu diserahkan ke pusat tindak balas PSI (dipanggil P700). P700 dioksidakan dan menghantar elektron bertenaga tinggi ke NADP+ untuk membentuk NADPH. Oleh itu, PSII menangkap tenaga untuk membuat kecerunan proton untuk membuat ATP, dan PSI menangkap tenaga untuk mengurangkan NADP+ ke NADPH. Kedua-dua sistem fotos berfungsi secara bersamaan, sebahagiannya, untuk menjamin bahawa pengeluaran NADPH hampir sama dengan pengeluaran ATP. Mekanisme lain ada untuk menyesuaikan nisbah itu agar sesuai dengan keperluan tenaga kloroplas yang sentiasa berubah.

Menjana Pembawa Tenaga: ATP

Seperti di ruang intermembran mitokondria semasa respirasi sel, penumpukan ion hidrogen di dalam lumen thylakoid menimbulkan kecerunan kepekatan. Penyebaran pasif ion hidrogen dari kepekatan tinggi (dalam lumen thylakoid) ke kepekatan rendah (dalam stroma) dimanfaatkan untuk mewujudkan ATP, sama seperti dalam rangkaian pengangkutan elektron respirasi sel. Ion membina tenaga kerana penyebaran dan kerana mereka semua mempunyai muatan elektrik yang sama, saling menghalau satu sama lain.

Untuk melepaskan tenaga ini, ion hidrogen akan mengalir melalui bukaan apa pun, mirip dengan air yang mengalir melalui lubang di empangan. Dalam thylakoid, pembukaan itu adalah jalan melalui saluran protein khusus yang disebut ATP synthase. Tenaga yang dikeluarkan oleh aliran ion hidrogen membolehkan sintase ATP melampirkan kumpulan fosfat ketiga ke ADP, yang membentuk molekul ATP (Gambar 2). Aliran ion hidrogen melalui ATP synthase disebut chemiosmosis kerana ion bergerak dari kawasan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah melalui struktur separa telap.

Lawati laman web ini dan klik animasi untuk melihat proses fotosintesis dalam daun.

Objektif Pembelajaran

Pigmen bahagian pertama fotosintesis, tindak balas yang bergantung pada cahaya, menyerap tenaga dari cahaya matahari. Foton menyerang pigmen antena fotosistem II untuk memulakan fotosintesis. Tenaga bergerak ke pusat tindak balas yang mengandungi klorofil a ke rantai pengangkutan elektron, yang mengepam ion hidrogen ke bahagian dalam tiakakoid. Tindakan ini meningkatkan kepekatan ion yang tinggi. Ion mengalir melalui ATP synthase melalui chemiosmosis untuk membentuk molekul ATP, yang digunakan untuk pembentukan molekul gula pada tahap kedua fotosintesis. Fotosistem I menyerap foton kedua, yang menghasilkan pembentukan molekul NADPH, tenaga lain dan pengurangan daya pembawa untuk tindak balas bebas cahaya.


Tindakbalas Tergantung Cahaya

Tindak balas cahaya yang bergantung pada fotosintesis melibatkan penangkapan cahaya yang tenaganya digunakan untuk dua tujuan:

  • Untuk menambahkan molekul fosfat bukan organik ke ADP sehingga menjadikan ATP
  • Untuk membelah air dengan proses fotolisis, menjadi ion H + dan ion OH

Tindak balas memerlukan tenaga cahaya.
Ia berlaku di thylakoid kloroplas.
Tindak balas bergantung cahaya berguna untuk membuat tiga perkara:

1. Membuat ATP dari ADP dan fosfat bukan organik

2. Membuat NADP dikurangkan dari NADP

3. Membelah air menjadi proton, elektron dan oksigen

Pembuatan ATP

1. Apabila molekul klorofil menyerap tenaga cahaya, ia membangkitkan elektron, menaikkannya ke tahap tenaga yang lebih tinggi

2. Elektron menjadi sangat bertenaga sehingga mereka meninggalkan molekul klorofil sama sekali

3. Elektron yang meninggalkan klorofil diambil oleh molekul yang disebut pembawa elektron

4. Setelah kehilangan sepasang elektron, molekul klorofil telah teroksidasi

5. Pembawa elektron, yang telah memperoleh elektron, telah dikurangkan

6. Elektron kini disalurkan melalui sebilangan pembawa elektron dalam satu siri tindak balas pengurangan pengoksidaan

7. Pembawa elektron ini membentuk rantai pemindahan yang terletak di membran thylakoids

8. Setiap rantai pembawa baru berada pada tahap tenaga yang sedikit lebih tinggi daripada yang sebelumnya dalam rantai, dan oleh itu elektron kehilangan tenaga pada setiap peringkat

9. Tenaga ini digunakan untuk menggabungkan molekul fosfat anorganik dengan molekul ADP untuk membuat ATP

Fotolisis Air

1. Kehilangan elektron apabila cahaya menyerang molekul klorofil menjadikannya kekurangan elektron

2. Sekiranya molekul klorofil terus menyerap tenaga cahaya, elektron ini mesti diganti

3. Elektron gantian disediakan dari molekul air yang terbelah menggunakan tenaga cahaya

4. Fotolisis air ini juga menghasilkan ion hidrogen

5. Ion hidrogen ini diambil oleh pembawa elektron yang disebut NADP

6. Setelah mengambil ion hidrogen, NADP menjadi berkurang

7. NADP yang berkurang kemudian memasuki tindak balas bebas cahaya bersama dengan elektron dari molekul klorofil

8. NADP yang dikurangkan adalah penting kerana ia merupakan sumber tenaga kimia yang berpotensi untuk kilang

9. Hasil sampingan oksigen dari fotolisis air sama ada digunakan dalam pernafasan atau menyebar keluar dari daun sebagai produk sisa fotosintesis

1. Tenaga cahaya memukul sistem fotos 2 Tenaga cahaya ini membangkitkan elektron dan menyebabkan klorofil kehilangan elektron Elektron ini mesti diganti Tenaga cahaya juga menyebabkan air berpecah menjadi proton, elektron dan oksigen Elektron dari fotolisis digunakan untuk menggantikan elektron yang hilang dari klorofil

2. Elektron teruja yang berasal dari klorofil mempunyai tahap tenaga yang meningkat Elektron ditangkap oleh penerima elektron dan memasuki rantai elektron

3. Elektron memasuki rantai elektron di mana ia melalui serangkaian tindak balas redoks Tahap tenaga mula jatuh Pembawa elektron terletak di membran tilakoid

4. Tenaga yang hilang dari elektron semasa mereka mengalirkan pembawa elektron digunakan untuk menghasilkan ATP ADP digabungkan dengan Pi Tenaga diperlukan untuk proses ini Sintesis ATP ini disebut fotofosforilasi ATP kemudian digunakan sebagai sumber tenaga di Calvin Kitaran

5. Molekul klorofil kedua (fotosistem 2) juga kehilangan elektron apabila menerima tenaga cahaya Elektron dari rantai pengangkutan digunakan untuk menggantikan elektron yang hilang ini

6. Elektron yang hilang dari sistem fotos 1 memperoleh tenaga dan diterima oleh penerima elektron

7. Elektron memasuki rantai elektron kedua

8. Pada akhir rantaian elektron kedua, enzim yang disebut NADP + reduktase memindahkan elektron ke NADP + Proton dari fotolisis ditambahkan ke NADP + NADP Berkurang dihasilkan NADP yang dikurangkan juga digunakan bersama dengan ATP sebagai sumber tenaga kimia Ia memasuki Kitaran Calvin

Chemiosmosis adalah nama proses di mana pergerakan ion H + melintasi membran menghasilkan ATP - ini juga berlaku pada pernafasan.
Elektron teruja kehilangan tenaga ketika bergerak di sepanjang rantai pengangkutan elektron.
Tenaga ini digunakan untuk mengangkut proton ke dalam thylakoid sehingga thylakoid mempunyai kepekatan proton yang lebih tinggi daripada stroma.
Ini membentuk kecerunan proton melintasi membran.
Proton menurunkan kecerunan kepekatannya, ke stroma melalui enzim ATP synthase.
Tenaga dari pergerakan ini menggabungkan ADP dan Pi untuk membentuk ATP.

Produk tindak balas bergantung pada cahaya fotosintesis, ATP dan NADP yang dikurangkan digunakan untuk mengurangkan karbon dioksida pada tahap kedua fotosintesis.
Tindak balas bebas cahaya berlaku di stroma kloroplas.
Tindak balas ini juga disebut kitaran Calvin.

1. Karbon dioksida dari atmosfera meresap ke dalam daun melalui stomata dan meresap ke dalam stomata dan larut dalam air di sekitar dinding sel mesofil Ia kemudian meresap melalui membran plasma, sitoplasma dan membran kloroplas ke dalam stroma kloroplas

2. Dalam stroma, karbon dioksida bergabung dengan lima sebatian karbon ribulosa biphosphate RuBP menggunakan enzim

3. Gabungan karbon dioksida dan RuBP menghasilkan sebatian 6-karbon yang tidak stabil dan dipecah menjadi dua molekul sebatian 3-karbon gliserat 3-fosfat GP

4. ATP dan NADP yang dikurangkan dari tindak balas bergantung cahaya digunakan untuk mengurangkan GP yang diaktifkan kepada triose fosfat TP

5. NADP dibentuk semula dan kembali kepada reaksi bergantung cahaya untuk dikurangkan lagi dengan menambahkan lebih banyak hidrogen

6. Beberapa molekul triose fosfat ditukar menjadi bahan organik yang berguna seperti glukosa

7. Sebilangan besar molekul triose fosfat digunakan untuk menjana semula RuBP menggunakan ATP yang dihasilkan dari tindak balas bergantung cahaya

Produk Kitaran Calvin

Kitaran Calvin adalah titik permulaan untuk membuat semua bahan organik yang diperlukan oleh tumbuhan.

Triose fosfat TP dan gliserat 3-fosfat GP molekul digunakan untuk membuat karbohidrat, lipid dan protein.
Karbohidrat


Biologi: Tindak balas Bergantung Cahaya

Dalam fasa fotosintesis Tergantung Cahaya, cahaya menyerang Photosystem II, menyebabkan elektron menjadi teruja. Elektron teruja melambung ke penerima elektron, dan kemudian diturunkan ke rantai pengangkutan elektron. Semasa elektron turun ETC, elektron

kehilangan tenaga. Tenaga yang dikeluarkan digunakan untuk menghasilkan ATP. Pada masa yang sama, cahaya memukul Photosystem I, yang menjadikannya elektron teruja. Elektron disalurkan ke penerima elektron lain dan lain-lain. Elektron yang meninggalkan Photosystem I digantikan oleh elektron dari Photosystem II. Elektron dari Photosystem II mesti diganti, sehingga air terbelah (fotolisis). Oksigen dilepaskan ke atmosfera. Pada akhir ETC kedua, elektron diambil oleh NADP +. Ion hidrogen + yang dihasilkan dari fotolisis juga diambil oleh NADP +, menjadikan NADPH.

Tindak balas bergantung cahaya berlaku pada membran thylakoid.

Hasil sampingan oksigen atau digunakan dalam sel

ATP- menuju reaksi bebas cahaya

NADPH- menuju kepada reaksi bebas cahaya

Gaya petikan:

Biologi: Tindak balas Bergantung Cahaya. (2004, 01 April). Dalam WriteWork.com. Diakses pada 01:16, 01 Julai 2021, dari https://www.writework.com/essay/biology-light-dependent-reaction

Penyumbang WriteWork. "Biologi: Reaksi Bergantung Cahaya" WriteWork.com. WriteWork.com, 01 April 2004. Web. 01 Jul 2021.

Penyumbang WriteWork, "Biology: The Light Dependent Reaction," WriteWork.com, https://www.writework.com/essay/biology-light-dependent-reaction (diakses 01 Julai 2021)

Lebih banyak karangan Biologi:

Semakan Biologi.

. HYDROGEN ditambahkan kepadanya untuk menjadi Karbohidrat, iaitu ia mesti dikurangkan secara kimia. Fotosintesis berlaku dalam 2 fasa berbeza - cahaya bergantung & cahaya pada fasa bersandar. Ia berlaku di dalam kloroplas. Reaksi Bergantung Cahaya Ini berlaku pada thylakoid.

Kesan Kualiti Cahaya pada Kadar Pengukuran Fotosintesis melalui Cakera Bayam Terapung

. tindak balas bebas cahaya. Dalam eksperimen ini, kita akan menangani reaksi bergantung cahaya. Kimia sebenar tindak balas bergantung cahaya adalah dengan penambahan cahaya: H2O + ADP + anorganik fosfat + NADP + ¨ 1 / 2O2 + ATP + NADPH + H. Cahaya adalah input yang diperlukan untuk fotosintesis.

Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi kadar fotosintesis cakera cotyledon (daun biji) yang terendam

. hidrogen dari air. Gula heksosa dan kanji biasanya terbentuk sehingga persamaan berikut sering digunakan: tenaga cahaya 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 karbon dioksida air klorofil karbohidrat oksigen Fotosintesis terdiri daripada dua peringkat: Ini adalah tindak balas bergantung cahaya, yang mana cahaya.

Nota Biologi: Gred 12

. ATP + NADPH + CO2 = gula (CH2O) Tenaga kimia berpotensi digunakan untuk mendorong tindak balas anabolik yang menghasilkan gula kaya tenaga Bergantung pada produk tindak balas yang bergantung kepada cahaya untuk berlaku Proton Aliran Elektron Non-Siklik, foton (cahaya) memukul membran thylakoid Memukul kompleks antena Hits cahaya.

Laporan Makmal Biologi mengenai Kesan Fotosintesis

. cahaya 700nm) oleh fotolisis. Proses ini membebaskan elektron bebas dan membantu menutup kitaran tahap bergantung kepada cahaya. Tetapi sebelum proses ini dapat dimulakan, kecerunan tenaga mesti dicapai. Tenaga yang paling banyak diperoleh pada bahagian pertama yang bergantung pada cahaya.

Pelajar & Prof. katakan mengenai kami:

"Berita baik: anda boleh menggunakan bantuan penulisan orang lain. WriteWork mempunyai lebih daripada 100,000 sampel kertas"

"Saya mengubah apa yang saya fikir adalah kertas C + menjadi A-"

Dawn S., pelajar kolej
Newport, RI

Kami telah disebut dalam:

  • CNN
  • BERDIRI
  • Waktu Petang
  • Sony
  • NPR
  • Bebas
  • The Boston Globe
  • Juruterbang Virginian

Di mana 375,000 ahli kami belajar:

  • Universiti Rutgers
  • Kolej Marist
  • Kolej Boston
  • Universiti Boston
  • Universiti Colorado
  • Universiti Maryland
  • Universiti Phoenix
  • Universiti New York
  • Universiti Indiana
  • Universiti Columbia
  • Kolej Miami Dade
  • Universiti Missouri

Karangan popular:

Darwin

. Teori Darwin tentang terumbu karang dan teori evolusi mempunyai beberapa perbezaan. Satu, terumbu karang.

Enzvmes

. substrat. Fungsi enzim berbeza kerana struktur enzim.

Menguji Dadah Pada Haiwan

. penyakit manusia. Tikus telah dibiakkan dengan leukemia, barah payudara, dan banyak jenis barah lain.

Bilologi AT1

. kepingan kentang ke dalam kepekatan air yang berbeza dan.

Evolusi Vs. Ciptaan

. Kepulauan dan membuat pemerhatian terhadap kehidupan haiwan di sana. Sekumpulan burung yang dilihatnya mengingatkannya.


Penyerapan Cahaya

Tenaga cahaya memulakan proses fotosintesis apabila pigmen menyerap cahaya. Pigmen organik, sama ada di retina manusia atau thylakoid kloroplas, mempunyai tahap tahap tenaga yang sempit yang dapat mereka serap. Tahap tenaga yang lebih rendah daripada yang ditunjukkan oleh lampu merah tidak mencukupi untuk menaikkan elektron orbital ke keadaan (kuantum) yang boleh disebarkan. Tahap tenaga yang lebih tinggi daripada cahaya biru secara fizikal akan merobek molekul, yang disebut pemutihan. Jadi pigmen retina hanya dapat "melihat" (menyerap) 700 nm hingga 400 nm cahaya, yang oleh itu disebut cahaya tampak. Atas sebab yang sama, molekul pigmen tumbuhan hanya menyerap cahaya dalam jarak panjang gelombang 700 nm hingga 400 nm ahli fisiologi tumbuhan merujuk kepada julat ini untuk tumbuhan sebagai sinaran aktif secara fotosintesis.

Cahaya yang dilihat oleh manusia sebagai cahaya putih sebenarnya wujud dalam pelangi warna. Objek tertentu, seperti prisma atau setetes air, menyebarkan cahaya putih untuk menampakkan warna ke mata manusia. Bahagian cahaya yang dapat dilihat dari spektrum elektromagnetik menunjukkan pelangi warna, dengan ungu dan biru mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek, dan oleh itu tenaga yang lebih tinggi. Di hujung spektrum yang lain ke arah merah, panjang gelombang lebih panjang dan mempunyai tenaga yang lebih rendah ([link]).



Menjana Pembawa Tenaga Lain: NADPH

Fungsi selebihnya tindak balas bergantung cahaya adalah untuk menghasilkan molekul pembawa tenaga yang lain, NADPH. Ketika elektron dari rantai pengangkutan elektron tiba di fotosistem I, ia diaktifkan semula dengan foton lain yang ditangkap oleh klorofil. Tenaga dari elektron ini mendorong pembentukan NADPH dari NADP + dan ion hidrogen (H +). Sekarang tenaga suria disimpan dalam pembawa tenaga, ia dapat digunakan untuk membuat molekul gula.


Apa yang anda akan pelajari:

Fotofosforilasi adalah proses di mana elektron disalurkan melalui kedua sistem fotos selepas dikeluarkan dari air. Prosesnya menghasilkan elektron NADPH yang dikeluarkan dari dalam dan melewati PSII dan PSI sebelum berakhir di NADPH. Dalam proses ini, tenaga cahaya digunakan untuk penyediaan ATP dari ADP. Langkah-langkah asas yang terlibat dalam proses fotofosforilasi disebutkan di bawah:

Penyerapan cahaya dalam PSII: Tenaga disalurkan dari satu pigmen ke pigmen yang lain sehingga memasuki pusat tindak balas setelah salah satu pigmen menyerap cahaya dalam sistem fotos II. Elektron ditingkatkan ke tahap tenaga yang tinggi kerana tenaga dipindahkan ke P680.

Sintesis ATP: Elektron bertenaga tinggi kehilangan tenaga semasa melakukan perjalanan ke rantai pengangkutan elektron. Kecerunan dibuat, apabila beberapa pemacu tenaga yang mengepam ion hidrogen dilepaskan ke bahagian dalam tiakakoid dari stroma. Terdapat proses yang dinamakan sebagai chemiosmosis di mana ATP dihasilkan ketika ion hidrogen mengalir ke arah kecerunannya dan melalui sintase ATP ke dalam stroma.

Penyerapan cahaya dalam PSI: Elektron bergabung dengan pasangan klorofil khas di teras atau pusat tindak balas P700 setelah tiba di sistem fotos I. Elektron yang terdapat di P700 ditingkatkan ke tahap tenaga yang sangat tinggi apabila pigmen menyerap tenaga cahaya dan menyebarkannya ke dalam pusat tindak balas. Ini membawa kepada pemindahan elektron ke molekul akseptor.

Pembentukan NADPH: Rantai pengangkutan elektron mempunyai kaki kedua pendek di mana elektron bertenaga tinggi bergerak. Elektron dihantar ke ion NADP + di hujung rantai untuk membentuk NADPH.


Sambungan untuk Kursus AP ®

Fotosintesis terdiri daripada dua peringkat: reaksi bergantung cahaya dan tindak balas bebas cahaya atau kitaran Calvin. Reaksi bergantung cahaya berlaku apabila cahaya tersedia. Persamaan keseluruhan untuk fotosintesis menunjukkan bahawa ia adalah tindak balas redoks karbon dioksida dikurangkan dan air dioksidakan untuk menghasilkan oksigen.

Reaksi bergantung cahaya berlaku pada membran thylakoid kloroplas, sedangkan kitaran Calvin berlaku pada stroma kloroplas. Tertanam dalam membran thylakoid adalah dua sistem fotos (PSI dan PSII), yang merupakan kompleks pigmen yang menangkap tenaga suria. Klorofil a dan b menyerap panjang gelombang ungu, biru, dan merah dari spektrum cahaya yang dapat dilihat dan memantulkan warna hijau. Pigmen karotenoid menyerap cahaya ungu-biru-hijau dan memantulkan cahaya kuning-ke-oren. Faktor persekitaran seperti panjang dan suhu mempengaruhi pigmen yang dominan pada waktu-waktu tertentu dalam setahun. Walaupun kedua-dua sistem foto berjalan serentak, lebih mudah menerokainya secara berasingan. Mari kita mulakan dengan sistem foto II.

Foton cahaya menyerang pigmen antena PSII untuk memulakan fotosintesis. Di jalur bukan siklik, PSII menangkap foton pada tahap tenaga yang sedikit lebih tinggi daripada PSI. (Ingat bahawa panjang gelombang cahaya yang lebih pendek membawa lebih banyak tenaga.) Tenaga yang diserap bergerak ke pusat tindak balas pigmen antena yang mengandungi klorofil a dan meningkatkan klorofil a elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Elektron diterima oleh protein akseptor elektron utama dan kemudian dihantar ke rantai pengangkutan elektron yang juga tertanam dalam membran thylakoid. Tenaga yang diserap dalam PSII cukup untuk mengoksidakan (membelah) air, melepaskan oksigen ke atmosfer elektron yang dibebaskan dari pengoksidaan air menggantikan elektron yang didorong dari pusat tindak balas klorofil. Oleh kerana elektron dari pusat tindak balas klorofil melalui rangkaian protein pembawa elektron, ion hidrogen (H +) dipam melintasi membran melalui chemiosmosis ke bahagian dalam thylakoid. Sekiranya ini terdengar biasa, semestinya. Kami mengkaji chemiosmosis dalam penerokaan pernafasan sel dalam Respirasi Selular. Tindakan ini meningkatkan kepekatan ion H + yang tinggi, dan ketika mereka mengalir melalui ATP sintase, molekul ATP terbentuk. Molekul ATP ini akan digunakan untuk memberikan tenaga percuma untuk sintesis karbohidrat dalam kitaran Calvin, tahap kedua fotosintesis. Rantai pengangkutan elektron menghubungkan PSII dan PSI. Sama dengan peristiwa yang berlaku di PSII, sistem fotos kedua ini menyerap foton cahaya kedua, yang menghasilkan pembentukan molekul NADPH dari NADP+. Tenaga yang dibawa dalam NADPH juga digunakan untuk menguatkan reaksi kimia kitaran Calvin.

Maklumat yang disajikan dan contoh-contoh yang diketengahkan dalam bahagian menyokong konsep dan objektif pembelajaran yang digariskan dalam Idea Besar 2 Kerangka Kurikulum Biologi AP ®, seperti yang ditunjukkan dalam jadual. Objektif pembelajaran yang disenaraikan dalam Kerangka Kurikulum memberikan landasan yang transparan untuk kursus Biologi AP ®, pengalaman makmal berdasarkan penyelidikan, aktiviti instruksional, dan pertanyaan ujian AP ®. Objektif pembelajaran menggabungkan kandungan yang diperlukan dengan satu atau lebih daripada tujuh amalan sains.

Idea Besar 2 Sistem biologi menggunakan tenaga bebas dan blok bangunan molekul untuk tumbuh, berkembang biak, dan mengekalkan homeostasis yang dinamik.
Kefahaman Berkekalan 2.A Pertumbuhan, pembiakan dan pemeliharaan sistem hidup memerlukan tenaga dan bahan bebas.
Pengetahuan Penting 2.A.2 Tindak balas bebas cahaya dari fotosintesis dalam eukariota melibatkan serangkaian tindak balas yang menangkap tenaga bebas yang terdapat dalam cahaya.
Amalan Sains 1.4 Pelajar boleh menggunakan perwakilan dan model untuk menganalisis situasi atau menyelesaikan masalah secara kualitatif dan kuantitatif.
Amalan Sains 3.1 Pelajar boleh mengemukakan soalan saintifik.
Objektif pembelajaran 2.4 Pelajar dapat menggunakan perwakilan untuk mengemukakan soalan saintifik mengenai mekanisme dan ciri struktur apa yang membolehkan organisma menangkap, menyimpan, dan menggunakan tenaga bebas.
Pengetahuan Penting 2.A.2 Tindak balas bebas cahaya dari fotosintesis dalam eukariota melibatkan serangkaian tindak balas yang menangkap tenaga bebas yang terdapat dalam cahaya.
Amalan Sains 6.2 Pelajar dapat membina penjelasan fenomena berdasarkan bukti yang dihasilkan melalui amalan saintifik.
Objektif pembelajaran 2.5 Pelajar dapat membina penjelasan mengenai mekanisme dan ciri struktur sel yang membolehkan organisma menangkap, menyimpan, atau menggunakan tenaga bebas.
Idea Besar 4 Sistem biologi berinteraksi, dan sistem ini dan interaksinya mempunyai sifat kompleks.
Kefahaman Berkekalan 4.A Interaksi dalam sistem biologi membawa kepada sifat kompleks.
Pengetahuan Penting 4.A.2 Kloroplas adalah organel khusus yang menangkap tenaga melalui fotosintesis.
Amalan Sains 6.4 Pelajar boleh membuat tuntutan dan ramalan mengenai fenomena semula jadi berdasarkan teori dan model saintifik.
Objektif pembelajaran 4.4 Pelajar dapat membuat ramalan mengenai interaksi organel subselular.
Pengetahuan Penting 4.A.2 Kloroplas adalah organel khusus yang menangkap tenaga melalui fotosintesis.
Amalan Sains 6.2 Pelajar dapat membina penjelasan fenomena berdasarkan bukti yang dihasilkan melalui amalan saintifik.
Objektif pembelajaran 4.5 Pelajar dapat membina penjelasan berdasarkan bukti saintifik mengenai bagaimana interaksi struktur subselular memberikan fungsi penting.
Pengetahuan Penting 4.A.2 Kloroplas adalah organel khusus yang menangkap tenaga melalui fotosintesis.
Amalan Sains 1.4 Pelajar boleh menggunakan perwakilan dan model untuk menganalisis situasi atau menyelesaikan masalah secara kualitatif dan kuantitatif.
Objektif pembelajaran 4.6 Pelajar dapat menggunakan perwakilan dan model untuk menganalisis situasi secara kualitatif untuk menerangkan bagaimana interaksi struktur subselular, yang mempunyai fungsi khusus, menyediakan fungsi penting.

Penilaian Amalan Sains mengandungi soalan ujian tambahan untuk bahagian ini yang akan membantu anda mempersiapkan diri untuk menghadapi peperiksaan AP. Soalan-soalan ini menyentuh standard berikut:

  • [APLO 2.5]
  • [APLO 2.16]
  • [APLO 2.18]
  • [APLO 1.9]
  • [APLO 1.32]
  • [APLO 4.14]
  • [APLO 2.2]
  • [APLO 2.3]
  • [APLO 2.23]
  • [APLO 1.15]
  • [APLO 1.29]

Bagaimana cahaya boleh digunakan untuk membuat makanan? Apabila seseorang menghidupkan lampu, tenaga elektrik menjadi tenaga cahaya. Seperti semua bentuk tenaga kinetik yang lain, cahaya dapat bergerak, berubah bentuk, dan dimanfaatkan untuk melakukan kerja. Sekiranya fotosintesis, tenaga cahaya diubah menjadi tenaga kimia, yang digunakan oleh photoautotrophs untuk membina molekul karbohidrat (Rajah 8.9). Walau bagaimanapun, autotrof hanya menggunakan beberapa komponen cahaya matahari tertentu.


Aduan DMCA

Sekiranya anda percaya bahawa kandungan yang tersedia melalui Laman Web (seperti yang ditentukan dalam Syarat Perkhidmatan kami) melanggar satu atau lebih hak cipta anda, harap maklumkan kepada kami dengan memberikan pemberitahuan bertulis ("Pemberitahuan Pelanggaran") yang mengandungi maklumat yang dijelaskan di bawah ini kepada yang ditentukan ejen yang disenaraikan di bawah. Sekiranya Varsity Tutor mengambil tindakan sebagai tindak balas terhadap Pemberitahuan Pelanggaran, ia akan berusaha dengan niat baik untuk menghubungi pihak yang menyediakan kandungan tersebut melalui alamat e-mel terbaru, jika ada, yang diberikan oleh pihak tersebut kepada Varsity Tutor.

Pemberitahuan Pelanggaran Anda boleh dikemukakan kepada pihak yang menyediakan kandungan tersebut atau kepada pihak ketiga seperti ChillingEffects.org.

Harap maklum bahawa anda akan bertanggungjawab atas ganti rugi (termasuk kos dan yuran pengacara) jika anda secara salah menyatakan bahawa produk atau aktiviti melanggar hak cipta anda. Oleh itu, jika anda tidak yakin kandungan yang terdapat di atau dihubungkan oleh Laman Web melanggar hak cipta anda, anda harus mempertimbangkan untuk menghubungi pengacara terlebih dahulu.

Ikuti langkah-langkah ini untuk mengemukakan notis:

Anda mesti memasukkan perkara berikut:

Tanda tangan fizikal atau elektronik pemilik hak cipta atau orang yang diberi kuasa untuk bertindak bagi pihaknya Pengenalan hak cipta yang didakwa telah dilanggar Keterangan mengenai sifat dan lokasi sebenar kandungan yang anda tuntut melanggar hak cipta anda, cukup perincian untuk membolehkan Varsity Tutor mencari dan mengenal pasti kandungan itu secara positif. Contohnya, kami memerlukan pautan ke soalan tertentu (bukan hanya nama soalan) yang mengandungi kandungan dan keterangan bahagian tertentu dari soalan - gambar, pautan, teks, dll - aduan anda merujuk kepada nama, alamat, nombor telefon dan alamat e-mel anda dan pernyataan oleh anda: (a) bahawa anda percaya dengan niat baik bahawa penggunaan kandungan yang anda tuntut melanggar hak cipta anda adalah tidak dibenarkan oleh undang-undang, atau oleh pemilik hak cipta atau ejen pemilik tersebut (b) bahawa semua maklumat yang terkandung dalam Pemberitahuan Pelanggaran anda adalah tepat, dan (c) di bawah hukuman sumpah palsu, bahawa anda sama ada pemilik hak cipta atau orang yang diberi kuasa untuk bertindak bagi pihaknya.

Hantarkan aduan anda kepada ejen kami yang dilantik di:

Pengajar Charles Cohn Varsity LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Louis, MO 63105


Reaksi Bergantung Cahaya - Reaksi Bergantung Cahaya

Patrick telah mengajar AP Biologi selama 14 tahun dan merupakan pemenang pelbagai anugerah pengajaran.

The tindak balas bergantung cahaya adalah langkah pertama fotosintesis yang mengubah tenaga cahaya menjadi ATP. The tindak balas bergantung cahaya berlaku di dalam kloroplas di sepanjang membran thylakoid.

Fotosintesis adalah proses 2 langkah. Langkah pertama proses itu adalah pengambilan tenaga dari matahari, dan langkah itu disebut & quot; reaksi bergantung cahaya, & quot; kerana bergantung pada cahaya. Oleh itu, ia berlaku pada membran thylakoid dan ia mewujudkan ATP dan NADPH yang diperlukan untuk separuh terakhir fotosintesis kitaran Calvin. Dan ia melakukannya melalui proses yang dikenali sebagai chemiosmosis. Mari kita perhatikan lebih dekat perkara ini, saya selalu ingin membantu anak-anak mengingat bahawa tumbuhan dibuat daripada ribuan juta sel individu. Setiap sel mempunyai puluhan hingga ratusan kloroplas dan masing-masing kloroplas melakukan fotosintesis. Sekiranya kita melihat lebih dekat pada kloroplas kita akan melihat timbunan membran ini yang berada di dalam timbunan yang disebut granum dan setiap cakera individu disebut sebagai thylakoid dan di dalam membran thylakoid anda dapati molekul tertanam yang membentuk cahaya mekanisme proses bergantung. Oleh itu, di sini kita melihat tindak balas bergantung cahaya atau kadang-kadang hanya tindak balas pendek kepada cahaya dan apa yang sedang berlaku ialah penuaian cahaya digunakan untuk menghasilkan molekul tenaga ATP dan pembawa elektron tenaga tinggi yang disebut NADPH bahawa kitaran Calvin memerlukan.

Di manakah ia mendapatkan bahan binaan untuk ini? Anda mendapat ion adenosin difosfat dan fosfat yang telah habis digunakan oleh kitaran Calvin serta pembawa elektron kosong NADP positif yang juga telah digunakan oleh kitaran Calvin. Pada akhirnya gas oksigen dikeluarkan sebagai produk sisa tindak balas yang bergantung kepada cahaya. Oksigen di sana berasal dari air. Sekarang setelah kita membahas asasnya, mari kita selami perinciannya. Sekarang anda mungkin melihat gambarajah seperti ini dalam buku teks anda, jangan terlalu risau, saya tidak akan melaluinya dan kemudian meminta anda menghafal & meminta plastik yang saya tahu & quot sebaliknya saya & # 39; akan pergi & # 39; fokus pada proses keseluruhan supaya anda kemudian dapat kembali ke kelas anda dan pergi & quotoh saya mendapatkannya. & quot Baiklah jadi ini bergantung pada 2 koleksi utama pigmen penuaian cahaya atau molekul klorofil.

Dan mereka memanggil photosystem 2 dan photosystem 1 sangat menyedihkan bagi anda bahawa ini adalah nama pertama dan kemudian satu saat ini. Maaf, kerana secara amnya ketika kita menerangkan apa yang sedang berlaku semasa fotosintesis kita membincangkan nombor 2 terlebih dahulu dan kemudian nombor satu, oh. Oleh itu, apa yang berlaku pada dasarnya adalah bahawa tenaga dalam bentuk cahaya diserap oleh pigmen khas seperti yang saya sebutkan sebelum disebut klorofil mereka mengalirkan tenaga itu ke salah satu pusat yang disebut pusat tindak balas dan molekul pusat tindak balas itu sebenarnya dapat kehilangan beberapa elektron dan elektron tersebut mengeluarkan tenaga. Sama seperti bola asas, jika saya tiba-tiba terbang, ia mendapat tenaga. Oleh itu, ia mengeluarkan elektron tenaga tinggi ini dan anda boleh menggunakan tenaga elektron tenaga tinggi tersebut untuk melakukan sesuatu, sama seperti anda menggunakan elektron tenaga tinggi untuk membuat kipas bergerak, iPod anda berfungsi atau TV anda untuk berfungsi. Jika anda terus mengeluarkan elektron dari molekul, elektron tersebut digunakan untuk membentuk ikatan molekul tersebut dan molekulnya akan berantakan. Oleh itu, kita perlu mendapatkan penggantian dan itulah tugas sistem fotos ini di mana anda mempunyai enzim khas yang dapat mengambil elektron dari air.

Yang menjadikan air terurai menjadi ion hidrogen dan gas oksigen, sekarang ion hidrogen tersebut dikenakan positif mengapa? Kerana kami mengambil elektron mereka. Sekarang di sini kita melihat sesuatu yang disebut secara umum sistem pengangkutan elektron atau sistem pembawa elektron dan apa yang berlaku anda mempunyai sekumpulan molekul yang bertindak seperti wayar dan bahawa ia membenarkan laluan elektron. Dan perkara ini betul-betul di tengah-tengah yang berfungsi sebagai pam dan apa yang dilakukannya ialah merebut ion hidrogen dari luar thylakoid dan mendorongnya ke dalam thylakoid. Sekarang kita sudah mula membuat beberapa ion hidrogen di dalam sini sehingga kita memaksa lebih banyak lagi di sini dan ion hidrogen tersebut akan ditangkis oleh proses ini sebenarnya kerana sudah ada banyak ion hidrogen dan mereka semua dicas positif . Oleh itu, mengapa ia memerlukan tenaga untuk memaksa mereka seperti anda cuba mendorong anak-anak ke almari kecil atau di mana sahaja. Tekanan mula meningkat, jangan meletakkan anak-anak di dalam almari.

Akhirnya elektron tersebut kehilangan tenaga mengapa? Ia digunakan untuk melakukan sesuatu, jadi kita mempunyai elektron tenaga rendah ini. Nasib baik sistem fotos 1 juga pada masa yang sama telah menyerap cahaya dan memberikan tenaganya dari cahaya itu kepada beberapa elektron tenaga tinggi. Mereka pergi ke molekul ini di sini yang memberikan elektron tenaga tinggi kepada pembawa elektron NADP positif. Sekiranya anda memberikannya 2 elektron, ia akan menjadi bermuatan negatif dan ia akan merebut ion hidrogen dari luar dan menjadi NADPH yang merupakan salah satu daripada dua perkara yang diperlukan oleh kitaran Calvin agar ia dapat berfungsi dalam penetapan karbon. Oleh itu, NADPH pergi ke enzim yang mengambang di sekitar stroma untuk melakukan kitaran Calvin.

Perkara terakhir yang perlu kita hasilkan untuk kitaran Calvin adalah ATP, dan di mana semua ion hidrogen yang telah kita bangun di dalam membran thylakoid mula berperanan. Kini kepekatan ion hidrogen yang tinggi ini memberi kita keupayaan untuk melakukan beberapa kerja. Perbezaan ion hidrogen di satu sisi ke sisi lain disebut kecerunan chemiosmotic, ia lebih daripada sekadar kecerunan kepekatan kerana semua ion hidrogen ini yang telah kita tambahkan ke sisi ini dan membuang dari sisi itu mereka & # 39; mendapat caj dan jadi kami mendapat wilayah positif di sini berbanding di luarnya negatif sehingga mereka tertarik ke sisi lain serta saling menghalau satu sama lain. Dan perkara ini di sini adalah molekul atau sekumpulan molekul yang sebenarnya dan secara kolektif disebut ATP synthase & kan saluran khusus yang apabila ion hidrogen melancarkan aliran air mereka seperti empangan.

Mereka memaksa turbin empangan berpusing untuk menjana elektrik, dan ion hidrogen melalui saluran ini mereka memaksa ATP synthase di sini berputar secara harfiah ia berputar dan ketika berputar ia berubah bentuk, mengambil ADP dan fosfat dan menabraknya bersama-sama membuat ATP dan kemudian ATP melayang ke kitaran Calvin dan di sana anda memilikinya. Tindak balas cahaya, penyerapan cahaya mewujudkan kecerunan chemiosmotic ini sehingga anda dapat membuat ATP dan penyerapan cahaya menghasilkan elektron tenaga tinggi yang menaiki kitaran Calvin di NADPH.


8.20: Reaksi Bergantung Cahaya - Biologi

Fotosintesis sering dijelaskan dalam dua tahap & # 150 proses bergantung cahaya, yang memerlukan cahaya, dan proses bebas cahaya, yang tidak memerlukan cahaya.

Gambaran keseluruhan

Proses bergantung cahaya berlaku pada membran thylakoid kloroplas. Proses, yang digambarkan di bawah, bermula apabila cahaya menyerang molekul klorofil dan membangkitkan elektron ke keadaan tenaga yang lebih tinggi. Air terbelah untuk menggantikan elektron, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Dalam rangkaian tindak balas dalam rantai redoks, atau rantai pengangkutan elektron, tenaga dari elektron diubah menjadi ATP dan NADPH. ATP dan NADPH digunakan untuk menghasilkan karbohidrat semasa proses bebas cahaya.

Perincian

Eukariota fotosintesis dan cyanobacteria mempunyai dua sistem fotosem & # 150 Fotosistem II dan Fotosistem I. Tenaga cahaya menyebabkan pengujaan dan kehilangan elektron dari pusat reaksi klorofil PSII (P680). Air dioksidakan untuk menggantikan elektron yang hilang, menghasilkan ion H + dan ion oksigen (O -2). Ion O -2 ini bergabung untuk membentuk O diatom2. Elektron teruja ditingkatkan ke keadaan tenaga yang lebih tinggi. Elektron disalurkan dari sistem fotos ke rantai pengangkutan redoks atau elektron, akhirnya melekat pada molekul klorofil di Fotosistem I (P700).

Cahaya bertindak pada klorofil di Fotosistem I, menyebabkan elektron didorong ke potensi yang lebih tinggi. Elektron dilampirkan pada akseptor elektron primer (berbeza dengan yang berkaitan dengan Photosystem II). Elektron disalurkan semula melalui satu siri tindak balas redoks, akhirnya bergabung dengan NADP + dan H + untuk membentuk NADPH. Elektron mengalir secara berterusan dari air ke NADPH. Dalam Photosystem II, pengepaman ion H + ke ruang dalaman membran thylakoid menghasilkan kecerunan proton, yang digabungkan dengan pengeluaran ATP.


Tonton videonya: Penyebaran Cahaya Sains Tingkatan 1 (Disember 2021).