Световая фаза ( световые реакции )

1. Происходит только на свету в мембране тилакоидов гран хлоропластов при участии флорофилла

2. Под действием кванта света электроны наружного слоя хлорофилла возбуждаются, сходят со своих орбит и переносятся с помощью переносчиков на наружную, т.е. обращённую к матриксу, поверхность мембраны тилакоида, где накапливаются, создавая отрицательно заряженное электрическое поле

3. Место вышедших электронов в молекулах хлорофилла занимают электроны воды l ^--, т. к. вода внутри полостей тилакоидов под действием энергии света подвергается фотолизу (фоторазложению, фотоокислению)

свет

Фотолиз воды: Н₂О Н⁺ + ОН^—

q Ионы гидроксила отдают свои электроны хлорофиллу, превращаясь в реакционноспособные радикалы ОН:

ОН^- – l ^-- ОН⁰

q Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла, а радикалы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород, выделяющийся в атмосферу

4ОН 2Н₂О + О₂

4. Протоны Н⁺ не проникают через мембрану тилакоида и накапливаются внутри неё, образуя и пополняя протонный резервуар, т.е. положительно заряженное электрическое поле; по мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов

5. При достижении критической величины разности потенциалов (200 мВ) протоны Н⁺ устремляются по протонному каналу в ферменте АТФ-синтетазы; на выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии, которая с помощью АТФ-азы используется для фосфорилирования имеющихся в матриксе молекул АДФ (АДФ + Н₃РО₄ = АТФ); образующиеся молекулы АТФ переходят в строму хлоропласта, где участвуют в реакциях темновой фазы фиксации углерода

6. Протоны водорода, оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида, соединяются с электронами l ^--, образуя атомарный водород, который идёт на восстановление специфического переносчика НАДФ⁺ :

2Н + 4l ^-- + 2НАДФ⁺ НАДФ Н₂ (восстановленный переносчик)

q Таким образом, активированный световой энергией электрон хлорофилла, используется для присоединения водорода к переносчику НАДФ Н₂

q АТФ и НАДФ Н₂ транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы

 

Процессы световой фазы

I. Фотолиз воды - разложение воды под действием света на водород и молекулярный кислород

Н₂О Н⁺ + ОН^-

Н⁺+ l^-(хлорофилла) Н⁰ темновая фаза

ОН^- l^- (к хлорофиллу) + ОН⁰ (очень химически активны)

4ОН⁰ О₂ + 2Н₂О

II. Восстановление переносчика водорода:

2НАДФ⁺ + 2Н⁺ + 4l^- 2НАДФ.Н₂ темновая фаза

III. Синтез АТФ (фосфорилирование):

АДФ + Н₃РО₄ + энергия АТФ темновая фаза