Reazioni dipendenti dalla luce costituiscono la prima fase della fotosintesi, conversione dell'energia luminosa in energia chimica utilizzabile per successive reazioni indipendenti chiare dove l'anidride carbonica è stato risolto in molecole organiche. Questa energia chimica viene memorizzata nel legame fosfato ad alta energia di ATP. L'uso della luce per formare questi legami fosfato è spesso denominato fotofosforilazione.
Fotosintesi
La fotosintesi è il processo mediante il quale piante, alcuni protisti e alcuni batteri sintetizzano molecole organiche complesse, luce, acqua e anidride carbonica. Lo scopo primario della fotosintesi è per la fabbricazione di alimenti per l'organismo sotto forma di glucosio. Poiché questi organismi creano il proprio cibo, spesso si riferiscono a come autotrofi al contrario eterotrofi, come gli animali che ottenere il loro cibo da altri organismi o del loro ambiente.
Cloroplasti
Negli organismi eucarioti come piante e alghe, reazioni dipendenti dalla luce si verificano sulle membrane tilacoidali all'interno di un organello cellulare specializzato chiamato il cloroplasto. Le membrane tilacoidali formano uno spazio chiuso, chiamato il lume, dove protoni possono essere concentrate ed utilizzate per creare energia chimica. Reazioni indipendenti chiare si verificano nella zona di cloroplasto fuori le membrane tilacoidali chiamato stroma. Batteri fotosintetici mancano tali un organello specializzato e invece conducono reazioni dipendenti dalla luce su pieghe della membrana plasmatica.
Fotosistema
Energia luminosa è sfruttata attraverso una disposizione complessa di pigmenti chiamati fotosistema. I batteri possiedono un singolo fotosistema chiamato fotosistema II. Eucarioti impiegano fotosistema II e un ulteriore fotosistema conosciuta come fotosistema I. Ogni fotosistema presenta clorofilla come il pigmento primario, anche se sono presenti anche altri pigmenti. Ci sono due differenze importanti tra fotosistema. In primo luogo, la optimall due fotosistema assorbono la luce a lunghezze d'onda: 680 nanometri per fotosistema II e 700 nanometri per fotosistema I. In secondo luogo, gli elettroni perditi dalla clorofilla in ciascun fotosistema sono sostituiti da fonti diverse.
Clorofilla
Clorofilla si eccita un elettrone da energia luminosa e questi elettroni sono passati successivamente fuori il fotosistema ad una catena di trasporto degli elettroni. L'elettrone perdita dalla clorofilla nel fotosistema II è sostituito da una molecola di acqua. Ogni quattro elettroni spogliati dalle molecole di acqua converte due molecole di acqua in una molecola di ossigeno e quattro protoni. La clorofilla nel fotosistema riempie il suoi elettroni dal passaggio finale della catena di trasporto degli elettroni.
Catena di trasporto degli elettroni
Insieme a fotosistema, le molecole di vettore per la catena di trasporto degli elettroni sono incorporate nella membrana. Questa catena è costituita da una serie di reazioni redox che creano un gradiente protonico all'interno del lume. I protoni si muovono attraverso la membrana dal lume allo stroma attraverso canali nella membrana formata da un enzima chiamato ATP sintasi. Questo enzima coppie il flusso di protoni all'attacco di un gruppo fosfato ad una molecola di ADP (adenosina difosfato) per formare ATP (adenosina trifosfato). ATP viene successivamente utilizzato per fornire gran parte dell'energia chimica necessaria per fissare il carbonio.
Fotofosforilazione ciclica e diminuiscono
Come ripasso, negli eucarioti, fotosistema II utilizza la luce per striscia di elettroni dalle molecole di acqua, li eccitano e passarli a una catena di trasporto degli elettroni per la sintesi di ATP. L'elettrone passa quindi sul fotosistema I, che ri-stimola l'elettrone. Nella fotofosforilazione non ciclico, gli elettroni sono quindi utilizzati per convertire NADP + a NADPH (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato). Si tratta di un secondo prodotto di reazioni dipendenti dalla luce necessaria per le reazioni che Difficoltà carbonio. Nella fotofosforilazione ciclica, fotosistema I trasferisce i suoi elettroni ri-energizzati nuovamente dentro la catena di trasporto degli elettroni, con conseguente ulteriore ATP, ma nessun NADPH.