Luce di Reazioni: Fotosistema I & II

1. Quando fotosistema II assorbe la luce, un elettrone eccitato per un alto livello di energia nella reazione del centro di clorofilla (P680) viene catturato dal primario accettore di elettroni. La clorofilla ossidata è ora un agente ossidante molto forte; il suo “buco” elettronico deve essere riempito.
2. Un enzima estrae elettroni dall’acqua e li fornisce a P680, sostituendo gli elettroni che la molecola di clorofilla ha perso quando ha assorbito l’energia luminosa. Questa reazione divide una molecola d’acqua in due ioni idrogeno e un atomo di ossigeno, che si combina immediatamente con un altro atomo di ossigeno per formare O2. Questa scissione dell’acqua è responsabile del rilascio di O2 nell’aria.
3. Ogni elettrone fotoeccitato (eccitato dalla luce) passa dall’accettore di elettroni primario nel fotosistema II al fotosistema I tramite una catena di trasporto di elettroni. Questa catena di trasporto dell’elettrone è molto simile a quella nella respirazione cellulare;tuttavia, le proteine del trasportatore nel cloroplasto ECC sono differenti da quelle nel mitocondriale ECC.
4. Mentre gli elettroni si muovono lungo la catena, la loro “caduta”exergonica ad un livello di energia inferiore viene sfruttata dalla membrana tilacoide per produrre ATP (per chemiosmosi). La produzione di ATP nel cloroplasto è chiamata fotofosforilazione perché l’energia sfruttata nel processo proveniva originariamente dalla luce. Questo processo di produzione di ATP è chiamato fotofosforilazione non ciclica. L’ATP generato in questo processo fornirà l’energia per la sintesi del glucosio durante il ciclo di Calvin (reazioni indipendenti dalla luce).
5. Quando un elettrone raggiunge il “fondo” della catena di trasporto degli elettroni, riempie un “buco” di elettroni nella molecola di clorofilla a nel centro di reazione del fotosistema I (P700). Il foro è stato creato quando l’energia luminosa spinge un elettrone da P700 all’accettore di elettroni primario del fotosistema I.
6. L’accettore primario di elettroni del fotosistema I passa gli elettroni eccitati ad una seconda catena di trasporto di elettroni che li trasmette ad una proteina contenente ferro. Una reazione enzimatica trasferisce gli elettroni dalla proteina al NADP + che forma NADPH (che ha un’alta energia chimica dovuta all’energia degli elettroni). NADPH è l’agente riducente necessario per la sintesi del glucosio nel ciclo di Calvin.

In determinate condizioni, gli elettroni fotoeccitati prendono un percorso alternativo chiamato flusso di elettroni ciclici, che utilizza photosystem I (P700)ma non photosystem II (P680). Thisprocess non produce NADPH e O2, ma rende ATP.Questo è chiamato fotofosforilazione ciclica. Il cloroplasto si sposta su questo processo quando la fornitura di ATP diminuisce e il livello di NADPH aumenta. Spesso la quantità di ATP necessaria per guidare il ciclo di Calvin supera ciò che viene prodotto nella fotofosforilazione non ciclica. Senza sufficientATP, il ciclo di Calvin rallenterà o addirittura si fermerà. Il cloroplasto continuerà la fotofosforilazione ciclica fino a quando l’ATPsupply non sarà stato reintegrato. ATP isproduced attraverso chemiosmosis sia ciclico e non ciclico photophosphorylation.