"Química" sobre la reacción de Hill

La reacción de Hill se refiere a la reacción en la que los cloroplastos de las plantas verdes dividen el agua, liberan oxígeno y reducen los aceptores de electrones en condiciones de luz. Esta reacción fue descubierta por el científico británico Robert Hill, por eso se la llama "reacción de Hill".

Para más detalles, ver Efectos Ópticos

En los efectos ópticos, bajo la acción de la luz solar, los cloroplastos convierten el dióxido de carbono que ingresa a las hojas a través de los estomas y el agua absorbida por las raíces en glucosa, y la libera al mismo tiempo Oxígeno:

12H2O 6CO2 Luz solar → (Interacción química con clorofila); C6H12O6 (glucosa) 6O2 6H2O

Nota: El agua por ambos lados. del signo igual en la fórmula anterior no se puede compensar, aunque químicamente El estilo parece muy especial. La razón es que el agua de la izquierda es absorbida por las plantas y utilizada para producir oxígeno y proporcionar electrones e iones de hidrógeno. Los átomos de oxígeno de la molécula de agua de la derecha provienen del dióxido de carbono. Para expresar más claramente el proceso inicial de este producto de materia prima, la gente está más acostumbrada a escribir moléculas de agua debajo de los lados izquierdo y derecho del signo igual, o a poner un asterisco en la esquina superior derecha de la molécula de agua a la derecha. .

12H2O Luz solar → 12H2 6O2 [reacción luminosa] 12H2 (de reacción luminosa) 6CO2 → C6H12O6 (glucosa) 6H2O [reacción oscura]

La fotosíntesis de las plantas se puede dividir en reacción luminosa y La Los dos pasos de la reacción oscura son los siguientes:

Reacción luminosa

Lugar: tilacoides

Factores que influyen: intensidad de la luz, suministro de agua

Dos picos de absorción de la fotosíntesis de las plantas

El proceso de pico de absorción de la clorofila a y b: dos conjuntos de sistemas fotosintéticos en la membrana del cloroplasto: el sistema fotosintético uno y el sistema fotosintético dos (la relación del sistema fotosintético uno El sistema fotosintético dos debe ser primitivo, pero la transferencia de electrones comienza primero en el sistema fotosintético. Uno y dos se nombran en el orden de su descubrimiento). En el caso de la luz, absorben fotones con longitudes de onda de 700 nm y 680 nm respectivamente, y se transferirán como energía. de las moléculas de agua Durante el proceso de fotólisis, los electrones se transfieren continuamente, incluida la participación del citocromo b6/f, y finalmente se transfieren a la coenzima NADP, que se reduce a NADPH mediante la ferredoxina-NADP reductasa. Los iones de hidrógeno obtenidos de la fotólisis del agua se mueven hacia afuera desde el tilacoide hacia la matriz a través del complejo proteico en la membrana del tilacoide a lo largo de la diferencia de concentración, y la energía potencial se reduce. La energía potencial durante este período se utiliza para sintetizar ATP para su uso. en la oscura reacción. En este momento, los iones de hidrógeno cuya energía potencial se ha reducido son eliminados por el transportador de hidrógeno NADP. Una molécula de NADP puede transportar dos iones de hidrógeno. Este ion NADPH H actúa como agente reductor en la reacción oscura.

Significado:

Fotólisis del agua para producir oxígeno.

Convierte la energía luminosa en energía química para producir ATP, que proporciona energía para reacciones oscuras.

Utiliza iones de hidrógeno, producto de la fotólisis del agua, para sintetizar NADPH e iones H para proporcionar agentes reductores para la reacción oscura.

El proceso detallado es el siguiente:

El fotosistema está compuesto por una variedad de pigmentos, como la clorofila a (Clorofila a), la clorofila b (Clorofila b), los carotenoides (Catotenoides ), etc. No sólo amplía el espectro de la fotosíntesis, sino que también otros pigmentos pueden absorber una luz excesivamente intensa para producir la llamada fotoprotección. En este sistema, cuando los fotones golpean las moléculas de pigmento en el sistema, como se muestra en la imagen [1], los electrones se transferirán entre moléculas hasta llegar al centro de reacción. Hay dos tipos de centros de reacción. El espectro de absorción del fotosistema uno alcanza su pico a 700 nm y el espectro de absorción del sistema dos tiene su pico a 680 nm. El centro de reacción está compuesto de clorofila a y una proteína específica (la clorofila a aquí se debe a su ubicación más que a su estructura especial. El tipo de proteína determina la longitud de onda absorbida por el centro de reacción). Después de que el centro de reacción absorbe luz de una longitud de onda específica, la clorofila a excita un electrón y la enzima junto a ella divide el agua en iones de hidrógeno y átomos de oxígeno, y el exceso de electrones compensa la falta de moléculas de clorofila a.

Luego, la clorofila a produce moléculas de ATP y NADPH mediante el proceso que se muestra en la figura. El proceso se llama cadena de transporte de electrones.

La cadena de transporte de electrones se divide en dos tipos, cíclica y no cíclica.

Cadena de transporte de electrones no cíclica

Proceso de la cadena de transporte de electrones no cíclica Es aproximadamente el siguiente:

Los electrones parten del fotosistema 2.

Fotosistema 2-gt; Aceptor primario (Aceptor primario)-gt; Plastoquinona (Pq)-gt; Fotosistema citocromo (Complejo de citocromo)-gt; 1-gt; aceptor primario (Aceptor primario)-gt; ferredoxina (Fd)-gt; NADP reductasa (NADP reductasa)

no cíclico La cadena de transporte de electrones comienza en el fotosistema 2 y divide el agua para liberar oxígeno. y producir ATP y NADPH.

Cadena de transporte de electrones cíclica

El proceso de la cadena de transporte de electrones cíclica es el siguiente:

Los electrones salen del fotosistema 1.

Fotosistema 1→Aceptor primario→Feredoxina (Fd)→Complejo Citocromo→Plastocianina (proteína que contiene cobre) (Pc)→Sistema ligero 1

La cadena de transporte de electrones cíclico no produce oxígeno porque la fuente de los electrones no es dividir el agua. Finalmente, se producirá ATP.

En la cadena de transporte de electrones no cíclica, el complejo de citocromo impulsará los iones de hidrógeno hacia el tilacoide (traducción al taiwanés). Los iones de hidrógeno de alta concentración fluirán siguiendo la tendencia de alta concentración hacia áreas de baja concentración, como la difusión extracorpórea de tilacoides. Sin embargo, la membrana tilacoide es una membrana de fosfolípidos de doble capa (dicapa de fosfolípidos), que bloquea en gran medida el movimiento de los iones de hidrógeno. Solo puede salir a través de un canal llamado ATP sintasa. En el camino, es como agua en una presa, liberando su energía potencial. Al pasar a través de la ATP sintasa, proporcionará energía y cambiará su forma, lo que permitirá que la ATP sintasa sintetice ATP a partir de ADP y fosfato.

La síntesis de NADPH no es tan dramática, simplemente sintetiza los electrones enviados con los iones de hidrógeno existentes originalmente en la matriz y el NADP.

Cabe destacar que el ATP consumido en la fotosíntesis es mucho mayor que el NADPH, por lo que cuando el ATP es insuficiente, relativamente hablando, provocará la acumulación de NADPH, lo que estimulará el flujo cíclico de electrones.

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