Reazione dipendente dalla luce
Vedi anche:Ciclo di Calvino
Nella fotosintesi, la reazione dipendente dalla luce utilizza l'energia luminosa del sole per scindere l'acqua (fotolisi), che è stata assorbita dalle piante. L'acqua, quando viene scissa, produce ossigeno, idrogeno ed elettroni. Questi elettroni si muovono attraverso le strutture dei cloroplasti e, per chemiosmosi, producono ATP.
L'idrogeno è convertito in NADPH che è poi usato nelle reazioni indipendenti dalla luce. L'ossigeno si diffonde fuori dalla pianta come prodotto di scarto della fotosintesi. Tutto questo avviene nel grana tilacoide dei cloroplasti.
Reazione luce-dipendente della fotosintesi alla membrana del tilakoide
Il movimento degli elettroni
- La luce colpisce il cloroplasto, assorbe la luce e la intrappola.
- La clorofilla incanala la luce verso un centro di reazione.
- Un elettrone al centro di reazione è eccitato ad un livello di energia superiore, e viene ricevuto da un accettore di elettroni. Questo elettrone è preso dalla scissione dell'acqua: (H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-)
- L'elettrone passa lungo una serie di portatori di elettroni. Si muove verso il basso nei livelli di energia e perde energia. Questa energia provoca il pompaggio di idrogeno dal citoplasma della clorofilla negli spazi tilakoidi all'interno del grana. L'idrogeno si diffonde e rifluisce nel citoplasma attraverso canali proteici. Mentre l'idrogeno si diffonde lungo un gradiente di concentrazione, l'ATP è fatto da ADP e fosfato inorganico.
- Alla fine, l'elettrone è usato per ridurre NADP a NADPH insieme all'idrogeno della fotolisi.
Storia
Colin Flannery fu il primo a proporre l'idea che la fotosintesi ha bisogno di luce, nel 1779. Riconobbe che era necessaria la luce del sole che cadeva sulle piante, anche se Joseph Priestly aveva notato la produzione di ossigeno senza l'associazione con la luce nel 1772. Cornelius Van Niel propose nel 1931 che la fotosintesi è un caso di meccanismo generale in cui un fotone di luce viene utilizzato per foto decomporre un donatore di idrogeno e l'idrogeno viene utilizzato per ridurre la CO
2. Poi nel 1939 Robin Hill dimostrò che i cloroplasti isolati producevano ossigeno, ma non fissavano la CO
2 mostrando che le reazioni di luce e di buio avvenivano in luoghi diversi. Questo portò più tardi alla scoperta del fotosistema 1 e 2.
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