FASA CAHAYA FOTOSINTESIS: MEKANISME DAN PRODUK - BIOLOGI - 2026

The fasa cahaya fotosintesis adalah bahawa sebahagian daripada proses fotosintesis yang memerlukan kehadiran cahaya. Oleh itu, cahaya memulakan tindak balas yang mengakibatkan transformasi sebahagian tenaga cahaya menjadi tenaga kimia.

Reaksi biokimia berlaku pada thylakoids kloroplas, di mana pigmen fotosintetik dijumpai yang teruja oleh cahaya. Ini adalah klorofil a, klorofil b, dan karotenoid.

Fasa cahaya dan fasa gelap. Maulucioni, dari Wikimedia Commons

Beberapa elemen diperlukan untuk reaksi yang bergantung kepada cahaya berlaku. Sumber cahaya dalam spektrum yang kelihatan diperlukan. Begitu juga dengan kehadiran air.

Produk akhir fasa fotosintesis cahaya adalah pembentukan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat). Molekul-molekul ini digunakan sebagai sumber tenaga untuk penetapan CO ₂ dalam fasa gelap. Begitu juga, semasa fasa ini, O ₂ dilepaskan , produk pemecahan molekul H ₂ O.

Keperluan

Agar reaksi yang bergantung pada cahaya dalam fotosintesis berlaku, pemahaman mengenai sifat cahaya diperlukan. Begitu juga, perlu mengetahui struktur pigmen yang terlibat.

Cahaya

Cahaya mempunyai sifat gelombang dan zarah. Tenaga datang ke Bumi dari matahari dalam bentuk gelombang dengan panjang yang berbeza, yang dikenali sebagai spektrum elektromagnetik.

Kira-kira 40% cahaya yang mencapai planet ini adalah cahaya yang dapat dilihat. Ini dijumpai dalam panjang gelombang antara 380-760 nm. Ini merangkumi semua warna pelangi, masing-masing dengan panjang gelombang khas.

Panjang gelombang yang paling berkesan untuk fotosintesis adalah dari warna ungu hingga biru (380-470 nm) dan dari merah-oren hingga merah (650-780 nm).

Cahaya juga mempunyai sifat zarah. Zarah-zarah ini disebut foton dan mereka dihubungkan dengan panjang gelombang tertentu. Tenaga setiap foton berkadar songsang dengan panjang gelombang. Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi tenaga.

Apabila molekul menyerap foton tenaga cahaya, salah satu elektronnya diberi tenaga. Elektron boleh meninggalkan atom dan diterima oleh molekul akseptor. Proses ini berlaku pada fasa cahaya fotosintesis.

Pigmen

Dalam membran thylakoid (struktur kloroplas) terdapat pelbagai pigmen dengan kemampuan untuk menyerap cahaya yang dapat dilihat. Pigmen berbeza menyerap panjang gelombang yang berbeza. Pigmen ini adalah klorofil, karotenoid, dan phycobilin.

Karotenoid memberikan warna kuning dan oren yang terdapat pada tanaman. Phycobilin terdapat di cyanobacteria dan alga merah.

Klorofil dianggap sebagai pigmen fotosintetik utama. Molekul ini mempunyai ekor hidrokarbon hidrofobik yang panjang, yang menjadikannya melekat pada membran thylakoid. Di samping itu, ia mempunyai cincin porphyrin yang mengandungi atom magnesium. Tenaga cahaya diserap dalam cincin ini.

Terdapat pelbagai jenis klorofil. Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung campur tangan dalam tindak balas cahaya. Klorofil b menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeza dan memindahkan tenaga ini ke klorofil a.

Dalam kloroplas, didapati lebih kurang tiga kali lebih banyak klorofil a daripada klorofil b.

Mekanisme

-Foto Sistem

Molekul klorofil dan pigmen lain disusun dalam thylakoid menjadi unit fotosintetik.

Setiap unit fotosintesis terdiri daripada 200-300 klorofil molekul, sejumlah kecil klorofil b, karotenoid, dan protein. Terdapat kawasan yang disebut pusat reaksi, yang merupakan laman web yang menggunakan tenaga cahaya.

Imej: Fasa cahaya fotosintesis. Pengarang: Somepics. https://es.m.wikipedia.org/wiki/File:Thylakoid_membrane_3.svg

Pigmen lain yang ada disebut kompleks antena. Mereka mempunyai fungsi menangkap dan menyebarkan cahaya ke pusat reaksi.

Terdapat dua jenis unit fotosintesis, yang disebut sistem fotosintesis. Mereka berbeza kerana pusat tindak balas mereka dikaitkan dengan protein yang berbeza. Mereka menyebabkan sedikit perubahan dalam spektrum penyerapan mereka.

Dalam sistem fotos I, klorofil yang berkaitan dengan pusat tindak balas mempunyai puncak penyerapan 700 nm (P ₇₀₀ ). Dalam fotosistem II puncak penyerapan berlaku pada 680 nm (P ₆₈₀ ).

-Fotolisis

Semasa proses ini berlaku kerosakan molekul air. Photosystem II mengambil bahagian. Suatu foton cahaya menyerang molekul P ₆₈₀ dan mendorong elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi.

Elektron teruja diterima oleh molekul pheophytin, yang merupakan akseptor perantaraan. Selepas itu, mereka melintasi membran thylakoid di mana ia diterima oleh molekul plastoquinone. Elektron akhirnya dipindahkan ke P ₇₀₀ dari fotosistem I.

Elektron yang diserahkan oleh P ₆₈₀ digantikan oleh yang lain dari air. Protein yang mengandung mangan (protein Z) diperlukan untuk memecah molekul air.

Apabila H ₂ O rosak , dua proton (H ⁺ ) dan oksigen dilepaskan. Dua molekul air diperlukan untuk dibelah untuk satu molekul O _{2 dilepaskan} .

-Fotofosforilasi

Terdapat dua jenis fotofosforilasi, bergantung pada arah aliran elektron.

Fotofosforilasi bukan kitaran

Kedua-dua fotosistem I dan II terlibat di dalamnya. Ia dipanggil bukan kitaran kerana aliran elektron hanya bergerak dalam satu arah.

Apabila pengujaan molekul klorofil berlaku, elektron bergerak melalui rantai pengangkutan elektron.

Ia bermula di fotosistem I apabila foton cahaya diserap oleh molekul P ₇₀₀ . Elektron teruja dipindahkan ke akseptor primer (Fe-S) yang mengandungi besi dan sulfida.

Kemudian ia beralih ke molekul ferredoxin. Selepas itu, elektron menuju ke molekul pengangkutan (FAD). Ini memberikannya kepada molekul NADP ⁺ yang mengurangkannya menjadi NADPH.

Elektron yang dipindahkan oleh fotosistem II dalam fotolisis akan menggantikan elektron yang dipindahkan oleh P ₇₀₀ . Ini berlaku melalui rantai pengangkutan yang terdiri dari pigmen yang mengandung besi (sitokrom). Selain itu, plastosianin (protein yang mengandungi tembaga) terlibat.

Semasa proses ini, kedua-dua molekul NADPH dan ATP dihasilkan. Untuk pembentukan ATP, enzim ATPsyntetase campur tangan.

Fotofosforilasi siklik

Ia berlaku hanya dalam sistem fotos I. Apabila molekul pusat tindak balas P ₇₀₀ teruja, elektron diterima oleh molekul P ₄₃₀ .

Selepas itu, elektron dimasukkan ke dalam rantai pengangkutan antara dua sistem fotos. Dalam proses molekul ATP dihasilkan. Tidak seperti fotofosforilasi bukan siklik, NADPH tidak dihasilkan dan O ₂ tidak dilepaskan .

Pada akhir proses pengangkutan elektron, mereka kembali ke pusat tindak balas fotosistem I. Atas sebab ini, ia disebut fotofosforilasi siklik.

Produk akhir

Pada akhir fasa cahaya, O ₂ dilepaskan ke persekitaran sebagai hasil sampingan dari fotolisis. Oksigen ini keluar ke atmosfera dan digunakan dalam pernafasan organisma aerobik.

Produk akhir lain dari fasa cahaya adalah NADPH, koenzim (sebahagian daripada enzim bukan protein) yang akan mengambil bahagian dalam penetapan CO ₂ semasa kitaran Calvin (fasa fotosintesis gelap).

ATP adalah nukleotida yang digunakan untuk mendapatkan tenaga yang diperlukan yang diperlukan dalam proses metabolik makhluk hidup. Ini dimakan dalam sintesis glukosa.

Rujukan

1. Petroutsos D. R Tokutsu, S Maruyama, S Flori, A Greiner, L Magneschi, L Cusant, T Kottke. M Mittag, P Hegemann, G Finazzi dan J Minagaza (2016) Fotoreseptor cahaya biru memantapkan peraturan maklum balas fotosintesis. Alam 537: 563-566.
2. Salisbury F dan C Ross (1994) Fisiologi Tumbuhan. Pengarang Grupo Iberoamérica. Mexico DF. 759 ms.
3. Solomon E, L Berg dan D Martín (1999) Biologi. Edisi kelima. MGraw-Hill Interamericana Editores. Mexico DF. 1237 hlm.
4. Stearn K (1997) Biologi tanaman pengenalan. Penerbit WC Brown. PENGGUNAAN. 570 hlm.
5. Aliran elektron siklik I Yamori W, T Shikanai dan A Makino (2015) melalui sistem kloroplas NADH dehydrogenase menyerupai peranan fisiologi untuk fotosintesis pada cahaya rendah. Laporan Ilmiah Alam 5: 1-12.