A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas, algas e algumas bactérias e protistas produzem alimentos a partir da luz solar e do dióxido de carbono. Um terceiro ingrediente chave neste processo é a água. Os elétrons são retirados da molécula de água, quebrando a molécula de água. Os prótons (átomos de hidrogênio sem os elétrons) são adicionados a um gradiente de prótons que é então usado para gerar a molécula de energia ATP. O átomo de oxigênio de uma molécula de água é combinado com outro átomo de oxigênio de outra molécula de água e liberado como oxigênio diatômico (O2).

Fotossíntese

O processo de fotossíntese pode ser dividido em dois estágios. O primeiro estágio da fotossíntese, freqüentemente chamado de reações à luz, uma vez que eles são dependentes da luz, gera energia para o estágio posterior da fotossíntese. O segundo estágio da fotossíntese é freqüentemente chamado de reações escuras e usa a energia coletada nas reações de luz para fixar o dióxido de carbono em moléculas de açúcar.

Cloroplastos

A fotossíntese em plantas ocorre em estruturas especializadas chamado cloroplastos. Dentro dos cloroplastos são membranas empilhadas chamadas membranas tilacóides. As membranas tilacóides incluem pequenos espaços que permitem que os prótons se concentrem em um lado da membrana. Esses prótons são acumulados no espaço através da decomposição de moléculas de água e por enzimas que usam os elétrons liberados do fotossistema para adicionar ao gradiente de prótons. Esse gradiente de prótons pode então ser usado para gerar energia química.

Photosystems

Fotossistemas incorporados nas membranas abrigam pigmentos que capturam energia e energizam elétrons. À medida que os elétrons são energizados, eles são passados ​​para moléculas de membrana que criam o gradiente de prótons. Os prótons, então, fluem de volta através da membrana através de uma enzima chamada ATP sintase, que gera ATP, uma molécula de energia.

Clorofila

O coração do fotossistema é a clorofila do pigmento. Enquanto outros pigmentos, como carotenóides e xantofilas, estão presentes no fotossistema, é a clorofila que fornece o elétron que é energizado com a energia da luz. Como a clorofila libera o elétron para produzir o gradiente de prótons, o elétron é substituído pelo centro iônico da clorofila. O centro iônico da clorofila se liga à água e remove os elétrons da molécula de água.

Processo de clorofila-luz

Quando a luz alcança a clorofila, um elétron é liberado e substituído. Quatro elétrons são energizados e liberados para formar uma molécula de oxigênio a partir de duas moléculas de água. Os restantes íons de hidrogênio (prótons) são liberados no gradiente de próton da construção enquanto os átomos de oxigênio das duas moléculas se combinam para formar oxigênio diatômico e liberados do fotossistema. É importante notar que é este passo inicial na fotossíntese onde a água é consumida e o oxigênio é liberado e esse processo requer a presença de luz.