Fotosintesis: Reaksi Cahaya 1

Details on the light-dependent reactions of photosynthesis

Dalam video terakhir kita belajar sedikit tentang

fotosintesis.

Dan kita tahu dalam istilah yang sangat umum, itu proses di mana

kita mulai dengan foton dan air dan karbon dioksida, dan

kita menggunakan energi bahwa dalam foton untuk memperbaiki karbon.

Dan sekarang, ide ini fiksasi karbon pada dasarnya adalah mengambil

karbon dalam bentuk gas, dalam hal ini karbon dioksida kasus, dan

memperbaiki ke dalam struktur yang solid.

Dan bahwa struktur yang solid kita memperbaikinya ke dalam adalah karbohidrat.

Akhir-produk pertama fotosintesis adalah ini

3-rantai karbon, gliseraldehida 3-fosfat ini.

Tapi kemudian Anda dapat menggunakannya untuk membangun glukosa atau lainnya

karbohidrat.

Jadi, dengan kata, mari kita coba untuk menggali sedikit lebih dalam dan

memahami apa yang sebenarnya terjadi dalam tahap

fotosintesis.

Ingat, kita mengatakan ada dua tahap.

Lampu tergantung reaksi dan kemudian Anda memiliki cahaya

reaksi independen.

Saya tidak suka menggunakan kata reaksi gelap karena

benar-benar terjadi saat matahari berada di luar.

Ini sebenarnya terjadi secara simultan

dengan reaksi cahaya.

Hanya saja tidak perlu foton dari matahari.

Tapi mari kita fokus pertama pada reaksi tergantung cahaya.

Bagian yang benar-benar menggunakan foton dari matahari.

Atau sebenarnya, saya kira, bahkan foton dari lampu panas

yang mungkin Anda miliki dalam rumah kaca Anda.

Dan menggunakan mereka foton dalam hubungannya dengan air untuk

menghasilkan ATP dan mengurangi NADP ditambah menjadi NADPH.

Ingat, pengurangan adalah mendapatkan elektron atau atom hidrogen.

Dan itu hal yang sama, karena ketika Anda mendapatkan

atom hidrogen, termasuk elektronnya, karena hidrogen

tidak terlalu elektronegatif, Anda bisa babi elektronnya.

Jadi ini adalah baik mendapatkan hidrogen dan mendapatkan elektron.

Tapi mari kita mempelajarinya sedikit lebih.

Jadi sebelum kita menggali sedikit lebih dalam, saya pikir itu baik untuk

tahu sedikit tentang anatomi tanaman.

Jadi saya menarik beberapa sel tumbuhan.

Jadi sebenarnya sel-sel tumbuhan memiliki dinding sel, sehingga saya bisa menarik mereka

sedikit kaku.

Jadi mari kita mengatakan bahwa ini adalah sel-sel tumbuhan di sini.

Masing-masing kotak, masing-masing quadrilaterals adalah

sel tanaman.

Dan kemudian dalam sel-sel tanaman Anda memiliki organel-organel

disebut kloroplas.

Ingat organel seperti organ-organ sel.

Mereka adalah subunit,

subunit terikat membran sel.

Dan tentu saja, sel ini memiliki nucleuses dan DNA dan semua

hal lain yang biasanya diasosiasikan dengan sel.

Tapi aku tidak akan menarik mereka di sini.

Aku hanya akan menarik kloroplas.

Dan rata-rata sel pabrik Anda - dan ada jenis lain

organisme hidup yang melakukan fotosintesis, tapi kita akan

fokus pada tanaman.

Karena itulah yang kita cenderung mengasosiasikannya dengan.

Setiap sel tanaman akan berisi 10 sampai 50 kloroplas.

Aku membuat mereka hijau pada tujuan karena kloroplas

mengandung klorofil.

Yang untuk mata kita, tampak hijau.

Tapi ingat, mereka hijau karena mereka mencerminkan hijau

cahaya dan mereka menyerap merah dan biru dan lainnya

panjang gelombang cahaya.

Itulah mengapa terlihat hijau.

Karena itu mencerminkan.

Tapi itu menyerap semua panjang gelombang lain.

Tapi bagaimanapun, kita akan berbicara lebih banyak tentang itu secara detail.

Tapi Anda harus 10 sampai 50 dari kloroplas di sini.

Dan kemudian mari kita zoom in pada satu kloroplas. Jadi jika kita memperbesar

pada satu kloroplas. Jadi biarkan aku menjadi sangat jelas.

Ini hal yang benar di sini adalah sel tanaman.

Itu adalah sel tanaman.

Dan kemudian masing-masing hal hijau di sini adalah

organel yang disebut kloroplas. Dan mari kita memperbesar

pada kloroplas sendiri.

Jika kita zoom in pada satu kloroplas, memiliki

membran seperti itu.

Dan kemudian dalam cairan pada kloroplas, dalam nya

membran, sehingga cairan ini di sini.

Semua cairan ini.

Itu yang disebut stroma.

Stroma dari kloroplas. Dan kemudian dalam

kloroplas sendiri, Anda memiliki sedikit tumpukan ini

membran dilipat, dilipat sedikit tumpukan ini.

Biarkan saya melihat apakah saya bisa melakukan keadilan di sini.

Jadi mungkin itu satu, dua, melakukan hal-tumpukan.

Masing-masing terikat membran - Anda hampir bisa melihat mereka sebagai

pancake - biarkan aku menggambar beberapa lebih.

Mungkin kita memiliki beberapa di sini, hanya supaya Anda - mungkin Anda telah

beberapa di sini, mungkin beberapa di sini.

Jadi masing-masing mencari flattish pancake di sini,

ini disebut tilakoid.

Jadi ini benar di sini adalah suatu tilakoid.

Itu adalah sebuah tilakoid.

Tilakoid memiliki membran.

Dan membran ini sangat penting.

Kami akan memperbesar bahwa dalam detik.

Sehingga memiliki membran, saya akan warna yang dalam sedikit.

Bagian dalam tilakoid, sehingga ruang, cairan di dalam

dari tilakoid, tepat ada daerah itu.

Ini warna hijau muda di sana.

Itulah yang disebut ruang tilakoid atau lumen tilakoid.

Dan hanya untuk mendapatkan semua keluar terminologi kami dari jalan, sebuah

tumpukan tilakoid beberapa hanya seperti itu,

yang disebut Grana sebuah.

Itu setumpuk tilakoid.

Itu adalah sebuah Grana.

Dan ini merupakan organel.

Dan ahli biologi evolusi, mereka percaya bahwa organel

adalah organisme sekali independen yang kemudian,

dasarnya, bekerja sama dengan organisme lain dan mulai

hidup di dalam sel mereka.

Jadi sebenarnya ada, mereka memiliki DNA sendiri.

Jadi mitokondria adalah contoh lain dari sebuah organel yang

orang percaya bahwa satu waktu mitokondria, atau nenek moyang

mitokondria, adalah organisme independen. Itu

kemudian bekerja sama dengan sel lain dan berkata, hei, jika saya

menghasilkan energi Anda mungkin Anda akan memberi saya

beberapa makanan atau yang lainnya.

Dan mereka mulai berkembang bersama-sama.

Dan mereka berubah menjadi satu organisme.

Yang membuat Anda bertanya-tanya apa yang bisa kita berevolusi - baik pula,

itu hal yang terpisah.

Jadi sebenarnya ada ribosom di sini.

Itu bagus untuk dipikirkan.

Hanya menyadari bahwa pada satu titik di masa lalu evolusi, ini

organel leluhur yang mungkin telah

organisme independen.

Tapi bagaimanapun, cukup tentang spekulasi bahwa.

Mari memperbesar lagi pada salah satu membran tilakoid.

Jadi aku akan zoom in

Mari saya membuat sebuah kotak.

Biarkan aku memperbesar di sana.

Jadi itu akan zoom-in kotak saya.

Jadi, mari saya membuat benar-benar besar.

Seperti ini.

Jadi ini zoom-in kotak saya.

Sehingga kotak kecil adalah hal yang sama seperti ini seluruh kotak.

Jadi kita diperbesar pada membran tilakoid.

Jadi ini adalah membran tilakoid di sana.

Itu sebenarnya lapisan phospho-bilipd.

Ini memiliki hidrofilik Anda, ekor hidrofobik.

Maksudku, aku bisa menggambar seperti itu jika Anda suka.

Yang penting dari sudut pandang fotosintesis

adalah bahwa membran ini.

Dan pada bagian luar membran, di sini pada

luar, Anda memiliki cairan yang mengisi seluruh

kloroplas. Jadi di sini Anda memiliki stroma.

Dan kemudian ruang ini di sini, ini adalah dalam

tilakoid Anda.

Jadi ini adalah lumen.

Jadi jika saya harus warna merah muda, di sana.

Ini adalah lumen Anda.

Anda tilakoid ruang.

Dan dalam membran ini, dan ini mungkin terlihat sedikit

akrab jika Anda berpikir tentang mitokondria dan elektron

rantai transportasi.

Yang saya akan menjelaskan dalam video ini sebenarnya merupakan

rantai transpor elektron.

Banyak orang mungkin tidak menganggapnya sebagai transpor elektron

rantai, tapi itu ide yang sama.

Ide umum yang sama.

Jadi pada membran ini Anda memiliki protein ini dan ini

kompleks protein dan molekul

yang span membran ini.

Jadi biarkan aku menggambar beberapa dari mereka.

Jadi mungkin aku akan menelepon satu ini, fotosistem II.

Dan aku menyebutnya itu karena itulah apa itu.

Fotosistem II.

Mungkin Anda memiliki kompleks lain.

Dan ini sangat rumit.

Aku akan melakukan menyelinap mengintip dari apa fotosistem II

sebenarnya terlihat seperti.

Ini sebenarnya adalah apa fotosistem II tampak seperti.

Jadi, seperti yang Anda lihat, itu benar-benar kompleks.

Hal-hal ini silinder, ini adalah protein.

Hal-hal hijau molekul klorofil.

Maksudku, ada segala macam hal yang terjadi di sini.

Dan mereka semua campur aduk bersama-sama.

Saya pikir kompleks mungkin adalah kata terbaik.

Ini adalah sekelompok protein, sekelompok molekul hanya

campur aduk bersama-sama untuk melakukan fungsi yang sangat khusus.

Kami akan menjelaskan bahwa dalam beberapa detik.

Jadi itulah yang tampak seperti fotosistem II.

Kemudian Anda juga memiliki fotosistem I.

Dan kemudian Anda memiliki molekul lain, kompleks lainnya.

Anda memiliki kompleks B6F sitokrom dan saya akan menarik ini di

warna yang berbeda di sini.

Saya tidak ingin terlalu banyak ke gulma.

Karena hal yang paling penting adalah hanya untuk mengerti.

Jadi Anda memiliki kompleks protein lain, molekul protein

kompleks di sini yang juga rentang membran.

Tetapi ide umum - saya akan memberitahu Anda ide umum dan

maka kita akan pergi ke spesifik - apa yang terjadi

selama reaksi cahaya, atau reaksi bergantung cahaya,

adalah Anda memiliki beberapa foton.

Foton dari matahari.

Mereka telah menempuh perjalanan 93 juta mil.

sehingga Anda memiliki beberapa foton yang pergi di sini dan mereka membangkitkan

elektron dalam molekul klorofil, dalam

klorofil molekul A.

Dan sebenarnya dalam fotosistem II - baik, saya tidak akan masuk ke

rincian hanya belum - tetapi mereka merangsang molekul klorofil

sehingga mereka elektron masuk ke dalam keadaan energi tinggi.

Mungkin seharusnya aku tidak menarik seperti itu.

Mereka masuk ke dalam keadaan energi tinggi.

Dan kemudian saat mereka pergi dari molekul ke molekul mereka tetap

turun di negara energi.

Tapi saat mereka turun dalam keadaan energi, Anda memiliki hidrogen

atom, atau sebenarnya aku harus mengatakan proton hidrogen tanpa

elektron.

Jadi Anda memiliki semua ini proton hidrogen.

Proton hidrogen bisa dipompa ke lumen.

Mereka mendapatkan dipompa ke lumen dan sehingga Anda mungkin ingat ini

dari rantai transpor elektron.

Dalam rantai transpor elektron, sebagai elektron pergi dari

potensi yang tinggi, keadaan energi tinggi, untuk energi rendah

negara, energi yang digunakan untuk memompa

hidrogen melalui membran.

Dan dalam hal itu di mitokondria, di sini

membran adalah membran tilakoid.

Tetapi kedua kasus, Anda sedang menciptakan gradien ini di mana -

karena energi dari, pada dasarnya foton - yang

elektron memasuki keadaan energi tinggi, mereka tetap akan menjadi

menurunkan energi negara.

Dan kemudian mereka benar-benar pergi ke fotosistem I dan mereka mendapatkan hit

oleh foton lain.

Nah, itu penyederhanaan, tapi itulah cara Anda

bisa memikirkan hal itu.

Masukkan negara bagian energi yang tinggi, maka mereka pergi ke

rendah, rendah dan keadaan energi yang lebih rendah.

Tapi sepanjang waktu, bahwa energi dari elektron

pergi dari keadaan energi tinggi ke keadaan energi rendah digunakan

untuk memompa proton hidrogen ke lumen.

Jadi Anda memiliki besar

konsentrasi proton hidrogen.

Dan seperti apa yang kita lihat dalam rantai transpor elektron,

konsentrasi yang kemudian - dari proton hidrogen - kemudian

digunakan untuk menggerakkan ATP synthase.

Jadi sama persis - biarkan aku melihat apakah saya dapat menarik bahwa ATP

sintase sini.

Anda mungkin ingat ATP synthase terlihat

sesuatu seperti ini.

Dimana harfiah, jadi di sini Anda memiliki konsentrasi besar

proton hidrogen.

Jadi mereka akan ingin kembali ke

stroma dari lumen.

Dan mereka lakukan.

Dan mereka pergi melalui ATP synthase.

Biarkan aku melakukannya dalam warna baru.

Jadi ini proton hidrogen akan membuat jalan mereka kembali.

Kembali ke gradien.

Dan ketika mereka turun gradien, mereka secara harfiah -

itu seperti sebuah mesin.

Dan aku masuk ke detail tentang ini ketika saya berbicara tentang respirasi.

Dan ternyata, secara harfiah ternyata mekanis, atas ini

bagian - cara saya menarik itu - dari ATP synthase.

Dan menempatkan ADP dan gugus fosfat bersama-sama.

Ini menempatkan ADP ditambah gugus fosfat

bersama-sama untuk menghasilkan ATP.

Jadi itulah gambaran umum, sangat tinggi.

Dan aku akan pergi ke detail yang lebih dalam satu detik.

Tapi ini proses yang saya baru saja dijelaskan disebut

fotofosforilasi.

Biarkan aku melakukannya dalam warna yang bagus.

Mengapa disebut begitu?

Nah, karena kita menggunakan foton.

Itu bagian foto.

Kami menggunakan cahaya.

Kami menggunakan foton untuk merangsang elektron dalam klorofil.

Sebagai orang elektron bisa melewati dari satu molekul, dari satu

akseptor elektron yang lain, mereka masuk ke bawah dan

menurunkan energi negara.

Ketika mereka pergi ke negara energi yang lebih rendah, yang digunakan untuk mengemudi,

harfiah, pompa yang memungkinkan proton hidrogen untuk pergi dari

stroma ke lumen.

Kemudian proton hidrogen ingin kembali.

Mereka ingin - saya rasa Anda bisa menyebutnya - chemiosmosis.

Mereka ingin kembali ke stroma dan kemudian yang mendorong

ATP sintase.

Tepat di sini, ini adalah ATP synthase.

ATP sintase pada dasarnya macet bersama-sama ADPs dan

gugus fosfat untuk memproduksi ATP.

Sekarang, ketika saya awalnya berbicara tentang reaksi terang dan

reaksi gelap saya katakan, baik reaksi cahaya memiliki dua

produk sampingan.

Ini memiliki ATP dan juga memiliki - sebenarnya memiliki tiga.

Ini memiliki ATP, dan juga memiliki NADPH.

NADP berkurang.

Ini keuntungan ini elektron dan hidrogen ini.

Jadi mana yang muncul?

Nah, jika kita berbicara tentang non-siklik oksidatif

fotofosforilasi, atau non-siklik reaksi cahaya,

akseptor elektron akhir.

Jadi setelah elektron yang terus memasuki rendah dan lebih rendah

keadaan energi, elektron akhir

akseptor adalah NADP ditambah.

Jadi setelah menerima elektron dan hidrogen

proton dengan itu, menjadi NADPH.

Sekarang, saya juga mengatakan bahwa bagian dari air, proses - dan ini

sebenarnya hal yang sangat menarik - air akan teroksidasi

molekul oksigen.

Jadi bagaimana itu terjadi?

Jadi, ketika aku berkata, di sini di fotosistem I, bahwa kita memiliki

klorofil molekul yang memiliki elektron yang tereksitasi, dan

masuk ke keadaan energi yang lebih tinggi.

Dan kemudian bahwa elektron dasarnya akan diteruskan dari

satu orang ke yang berikutnya, yang menimbulkan pertanyaan, apa yang bisa kita gunakan

untuk menggantikan elektron yang?

Dan ternyata yang kita gunakan, secara harfiah kita gunakan,

elektron dalam air.

Jadi di sini Anda benar-benar telah H2O.

Dan menyumbangkan H2O hidrogen dan elektron dengan itu.

Jadi Anda bisa bayangkan jenis menyumbangkan dua proton hidrogen

dan dua elektron untuk menggantikan elektron yang mendapat bersemangat

oleh foton.

Karena elektron yang mendapat lulus semua jalan ke

fotosistem I dan akhirnya berakhir di NADPH.

Jadi, Anda benar-benar melucuti elektron dari air.

Dan ketika Anda menanggalkan elektron dan hidrogen,

Anda hanya pergi dengan molekul oksigen.

Sekarang, alasan mengapa saya ingin benar-benar fokus pada hal ini adalah bahwa

ada sesuatu yang mendalam terjadi di sini.

Atau setidaknya pada tingkat kimia,

sesuatu yang mendalam yang terjadi.

Kau oksidasi air.

Dan di seluruh kerajaan biologi, satu-satunya tempat di mana

kita tahu sesuatu yang cukup kuat dari oksidasi

agen untuk mengoksidasi air, untuk benar-benar mengambil elektron

dari air.

Yang berarti Anda benar-benar mengambil

elektron menjauh dari oksigen.

Jadi kau oksidasi oksigen.

Satu-satunya tempat yang kita tahu bahwa agen oksidasi

cukup kuat untuk melakukan hal ini adalah dalam fotosistem II.

Jadi itu ide yang sangat mendalam, yang biasanya elektron

sangat senang di dalam air.

Mereka sangat senang beredar di sekitar oksigen.

Oksigen adalah atom elektronegatif yang sangat.

Itu sebabnya kita bahkan menyebutnya pengoksidasi, karena oksigen

sangat baik di pengoksidasi hal.

Tapi semua tiba-tiba kita telah menemukan sesuatu yang dapat

mengoksidasi oksigen, yang dapat melucuti elektron dari oksigen dan

kemudian memberikan mereka elektron untuk klorofil.

Elektron akan gembira dengan foton.

Kemudian mereka foton masuk yang lebih rendah dan lebih rendah dan

menurunkan energi negara.

Dapatkan bergairah kembali dalam fotosistem I dengan mengatur lain

foton dan kemudian masukkan rendah dan lebih rendah dan lebih rendah

energi negara.

Dan kemudian akhirnya, berakhir di NADPH.

Dan saat memasuki negara bagian energi yang lebih rendah dan lebih rendah,

energi yang digunakan untuk memompa hidrogen di ini

membran dari stroma ke lumen.

Dan kemudian gradien yang digunakan untuk benar-benar menghasilkan ATP.

Jadi dalam video berikutnya saya akan memberikan sedikit lebih

konteks tentang apa artinya ini dalam hal energi negara-negara

elektron dan apa yang di keadaan energi yang lebih tinggi atau lebih rendah.

Tapi ini dasarnya semua yang terjadi.

Elektron merasa senang.

Mereka elektron akhirnya berakhir di NADPH.

Dan sebagai elektron mendapat bersemangat dan masuk ke bawah

dan menyatakan energi yang lebih rendah, itu pompa

hidrogen di seluruh gradien.

Dan kemudian gradien yang digunakan untuk menggerakkan sintase ATP, untuk

menghasilkan ATP.

Dan kemudian bahwa elektron asli yang mendapat bersemangat, itu

harus diganti.

Dan bahwa elektron diganti sebenarnya menanggalkan H2O.

Jadi proton hidrogen dan elektron H2O yang

dilucuti dan Anda hanya pergi dengan molekul oksigen.

Dan hanya untuk mendapatkan apresiasi yang bagus dari kompleksitas

semua ini - saya tunjukkan kepada Anda ini sebelumnya dalam video -

tapi ini secara harfiah adalah - saya maksud ini bukan gambar

fotosistem II.

Anda benar-benar tidak memiliki silinder seperti ini.

Tapi ini merupakan silinder protein.

Tepat di sini, semacam perancah hijau-seperti molekul,

itu A. klorofil

Dan apa yang terjadi secara harfiah, adalah Anda memiliki foton memukul -

sebenarnya tidak selalu harus memukul A. klorofil

Hal ini juga dapat menekan apa yang disebut molekul antena.

Jadi molekul antena jenis lain dari klorofil, dan

sebenarnya lain jenis molekul.

Dan sehingga foton, atau satu set foton, datang ke sini dan mungkin

itu menggairahkan beberapa elektron, tidak harus dalam

klorofil A.

Ini bisa dalam beberapa jenis lain klorofil.

Atau dalam beberapa lain yang saya kira Anda bisa menelepon mereka,

molekul pigmen yang akan menyerap foton ini.

Dan kemudian elektron mereka merasa senang.

Dan Anda hampir dapat membayangkan itu sebagai getaran.

Tapi ketika Anda berbicara tentang hal-hal di tingkat kuantum,

getaran benar-benar tidak masuk akal.

Tapi itu analogi yang baik.

Mereka jenis bergetar jalan mereka ke A. klorofil

Dan ini disebut energi resonansi.

Mereka bergetar jalan mereka, pada akhirnya, untuk A. klorofil

Dan kemudian di klorofil A, Anda memiliki elektron merasa senang.

Akseptor elektron primer sebenarnya molekul ini

di sini.

Pheophytin.

Beberapa orang menyebutnya pheo.

Dan kemudian dari sana, itu terus mendapatkan diwariskan dari satu

molekul ke yang lain.

Aku akan berbicara sedikit lebih banyak tentang bahwa dalam video berikutnya.

Tapi ini menarik.

Lihat betapa rumit ini.

Dalam rangka dasarnya membangkitkan elektron dan kemudian gunakan

elektron untuk memulai proses pemompaan

hidrogen melintasi membran.

Dan ini merupakan tempat yang menarik di sini.

Ini adalah situs oksidasi air.

Jadi saya menjadi sangat bersemangat tentang ide oksidasi air.

Dan jadi ini sebenarnya di mana itu terjadi pada fotosistem

II kompleks.

Dan Anda benar-benar memiliki mekanisme yang sangat rumit.

Karena ada lelucon untuk benar-benar menanggalkan elektron

dan hidrogen dari molekul air yang sebenarnya.

Aku akan meninggalkan Anda di sana.

Dan dalam video berikutnya saya akan berbicara sedikit lebih banyak tentang

energi ini negara.

Dan aku akan mengisi sedikit kekosongan tentang apa beberapa

molekul lain ini yang bertindak sebagai akseptor hidrogen.

Atau Anda juga dapat melihat mereka sebagai elektron

akseptor sepanjang jalan.