Lecture 11

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Lecture 11 Lecture 11: Photosynthesis 19.6 General Features of Photophosphorylation  - Water donates electrons as hydrogen for the reduction of  2 CO  into carbohydrate  - photophosphorylation differs from oxidative phosphorylation in requiring the  input of energy in the form of light to create a good electron donor and acceptor  - Light reactions: chlorophyll absorb light energy and conserve it as ATP and  NADPH and evolve oxygen  - Carbon fixation: ATP and NADP are used to reduce  2 CO  to form triose  phosphates, starch and sucrose  - Both light and dark reactions take place in chloroplasts; they are surrounded by  two membranes (outer membrane is permeable but not inner) - Inside compartment holds thylakoids (membrane-bound sacs) arranged in grana  stacks - Photosynthetic pigments are embedded in the thylakoid; stroma is enclosed by the  inner membrane and contains most of the enzymes  electrons flow from water to an electron acceptor  NADP +  is the biological electron acceptor  When a photon is absorbed, an electron in the absorbing molecule is lifted to a  higher energy level (all or nothing- photon must contain a quantity of the  electronic transition) to an excited state that is unstable  It decays to the stable ground state and gives up the absorbed quantum as  light/heat Exciton transfer: exciton is a quantum of energy passed from an excited molecule  to another molecule  Chlorophylls are green pigments with planar structure like the protoporphyrin of  hemoglobin except an Mg (not Fe) Have long  phytol  side chain; also have fifth 5-member ring not present in heme  Strong absorption in the visible region of spectrum; chloroplasts have chlorophyll  and chlorophyll  with different absorption spectra; twice as many chlorophyll  a  than  b Chlorophyll and binding proteins make  light-harvesting complex  where  chlorophyll molecules are fixed in relation to each other, to other protein  complexes, and to the membrane  Plants are green because their pigments absorb light from the red and blue regions  of the spectrum (reflect green) Carotenoids (accessory pigments) absorb light at wavelengths not absorbed by the  chlorophylls and are supplementary light receptors ( -carotene is red-orange) β The pigments are arranged in photosystems; only a few chlorophylls are  associated with the reaction center (specialized to transduce light into chemical  energy); the other pigments are the antenna molecules that transmit light energy to  the reaction center  1 of 11
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Lecture 11 Isolated chlorophyll release absorbed energy from light as fluorescence, but 
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