Fotosyntéza, část 7: Rozdíly pH (lumen/stroma)
Autor: Milada Teplá, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, www.studiumbiochemie.cz
V průběhu fotosyntézy se vytváří elektrochemický protonový gradient. Prvním procesem, který přispívá ke vzniku protonového gradientu, je fotolýza vody. Druhým procesem, který přispívá ke vzniku protonového gradientu, je přenos protonů ze stromatu do lumen prostřednictvím plastochinonu (na každý přenesený elektron jsou přeneseny přibližně 2 protony). Třetím procesem, který přispívá ke vzniku protonového gradientu, je redukce NADP+ na NADPH. Při této reakci jsou spotřebovány dva protony. Tyto tři procesy vytvářejí elektrochemický protonový gradient (koncentrace protonů je v lumen daleko vyšší než ve stromatu). Vyšší koncentrace protonů má za následek nižší hodnotu pH (pHlumen = 5, pHstroma = 8).
Energie uložená v rozdílu koncentrací protonů na obou stranách membrány se využívá k syntéze ATP (adenosintrifosfát) prostřednictvím ATP-synthasy. Při přechodu protonů zpět do stromatu vzniká energie, která pohání syntézu ATP (adenosintrifosfát) z ADP (adenosindifosfát) a anorganického fosfátu P. Tato syntéza ATP se nazývá fotofosforylace. Předpokládá se, že na vznik jedné molekuly ATP je zapotřebí zpětného přenosu čtyř protonů v závislosti na velikosti protonového gradientu. ATP přechází do Calvinova cyklu, kde se zpět rozkládá na ADP a anorganický fosfát, přičemž se uvolňuje energie.