Av David Chandler Uppdaterad 24 mars 2022
Under fotosyntesens lätta fas delas vatten för att frigöra fria syreatomer som parar sig för att bilda syrgas.
Ljusreaktionerna skördar solenergi och omvandlar den till kemisk energi för mörkerreaktionerna. Solljus exciterar elektroner i klorofyll, som färdas genom en elektrontransportkedja och skapar en protongradient över tylakoidmembranet. ATP-syntas utnyttjar denna gradient för att producera ATP, medan NADP⁺ reduceras till NADPH. Dessa molekyler driver kolhydratsyntesen i Calvin-cykeln.
Fotofosforylering kan ske på två sätt. Vid cyklisk fotofosforylering återgår elektronen till fotosystemet efter att ha aktiverat kedjan, vilket producerar ATP utan att bilda NADPH. Vid icke-cyklisk (linjär) fotofosforylering överförs elektronen slutligen till NADP+, vilket genererar NADPH och kräver en ny elektron från vatten. Denna omsättning driver syreutvecklingen.
I eukaryota fotosyntetiska organismer sker hela processen inuti kloroplaster. Dessa organeller innehåller tylakoidmembran som bildar staplar som kallas grana. Tylakoidmembranen huserar fotosystemen och etablerar den protongradient som är nödvändig för ATP-syntes. Medan alla fotosyntetiska organismer har tylakoidmembran, är det bara eukaryoter som kapslar in dem i kloroplaster.
Fotosystem är pigment-proteinkomplex inbäddade i tylakoidmembranet. Klorofyll a sitter i kärnan av varje fotosystem och fångar ljusenergi och aktiverar elektroner. Klorofyllet är också värd för ett vattensplittrande komplex som fyller på den förlorade elektronen genom att oxidera vatten, vilket frigör syre som en biprodukt.
När det vattendelande komplexet oxiderar vatten delar det en molekyl H2O i två protoner och en elektron. Två sådana elektroner kombineras, och de frigjorda syreatomerna från två vattenmolekyler bildar en molekyl O₂. Fyra elektroner måste därför överföras för att generera en enda O2-molekyl. De resulterande protonerna bidrar till protongradienten över tylakoidmembranet, medan ATP och NADPH produceras för Calvin-cykeln.
