Se även:Calvin-cykel

I fotosyntesen använder den ljusberoende reaktionen ljusenergi från solen för att driva flera sammankopplade processer i kloroplaster. Ljuset fångas upp av klorofyll och andra pigment i tylakoidmembranen, vilket leder till att vatten delas upp genom fotolys. Vid fotolysen bildas syre, väte (i form av protoner H+) och elektroner. Elektronerna förs vidare genom en elektrontransportkedja i kloroplastens kloroplaster, och den energi som frigörs används för att skapa en protongradient som via kemosmos driver bildningen av ATP.

Var i cellen sker det?

Alla ljusreaktioner sker i kloroplasternas grana tylakoid-membran. Pigment i fotosystemen sitter i tylakoidmembranen där de fångar ljus och initierar elektronflödet.

Hur fungerar fotolys och elektrontransport?

Processen kan beskrivas i följande steg:

  • Ljupptagning: Klorofyll i fotosystem II (PSII, reaktionscentrum ofta kallat P680) absorberar ljus. Energirika elektroner exciteras och lämnar reaktionscentret.
  • Fotolys: För att ersätta de avgivna elektronerna klyvs vatten i syreutvecklande komplexet vid PSII. Detta ger upphov till syre (O2) som diffunderar ut ur växten, fria protoner och elektroner.
  • Elektrontransportkedjan: Elektronerna transporteras via bärare som plastoquinon, cytochrome b6f-komplexet och plastocyanin till fotosystem I (PSI). Under transporten pumpar cytochrome b6f protoner in i tylakoidlumen och bygger upp en protongradient.
  • PSI och NADPH-bildning: I PSI (P700) exciteras elektronerna på nytt av ljus och slutligen reduceras NADP+ till NADPH via ferredoxin och enzymet ferredoxin–NADP+ reduktas. NADPH är en viktig reducerande energibärare som används i de ljusoberoende reaktionerna (Calvin-cykel).
  • ATP-syntes: Den protongradient som byggts upp över tylakoidmembranet utnyttjas av ATP-syntas för att omvandla ADP och oorganiskt fosfat till ATP genom kemosmos (fotofosforylering).

Ytterligare varianter: cyklisk elektronflöde

Utöver det så kallade icke-cykliska flödet finns ett cykliskt elektronflöde kring PSI där elektroner återförs till elektrontransportkedjan istället för att reducera NADP+. Cyklisk fotofosforylering ger extra ATP utan att producera NADPH eller O2 och hjälper växten att balansera ATP/NADPH-behovet för kolfixeringen.

Sammanfattningsvis omvandlar ljusreaktionerna ljusenergi till kemisk energi i form av ATP och NADPH, frigör syre som restprodukt och förser de efterföljande, ljusoberoende stegen (t.ex. Calvin-cykel) med nödvändig energi och reduktionskraft.