FOTOSYSTEM: KOMPONENTER, DRIFT OCH TYPER - BIOLOGI - 2025

De photosystems är funktionella enheter av den fotosyntetiska processen. De definieras av deras former av associering och särskild organisation av fotosyntetiska pigment och proteinkomplex som kan absorbera och transformera ljusenergi, i en process som involverar överföring av elektroner.

Två typer av fotosystem är kända, kallade fotosystem I och II på grund av i vilken ordning de upptäcktes. Fotosystem I har mycket höga mängder klorofyll jämfört med mängden klorofyll b, medan fotosystem II har mycket lika stora mängder av båda fotosyntetiska pigment.

Fotosystem I-diagram, taget och redigerat från: Pisum.

Fotosystem finns i tylakoidmembranen hos fotosyntetiska organismer som växter och alger. De finns också i cyanobakterier.

kloroplaster

Kloroplaster är sfäriska eller långsträckta organeller med cirka 5 um i diameter som innehåller fotosyntetiska pigment. Inuti den inträffar fotosyntes i växtceller.

De är omgivna av två yttre membran och inuti innehåller de säckliknande strukturer, också omgiven av två membran, kallade thylakoider.

Tylakoiderna staplas och bildar en grupp som får namnet grana, medan vätskan som omger thylakoiderna kallas stroma. Dessutom omges thylakoiderna av ett membran som kallas lumen som avgränsar intratylakoidutrymmet.

Omvandlingen av ljusenergi till kemisk energi under fotosyntes sker inom membranen till tylakoider. Å andra sidan sker produktion och lagring av kolhydrater till följd av fotosyntes i stromas.

Fotosyntetiska pigment

De är proteiner som kan absorbera ljusenergi för att använda den under den fotosyntetiska processen, de är helt eller delvis bundna till tylakoidmembranet. Pigmentet som är direkt involverat i ljusreaktionerna vid fotosyntesen är klorofyll.

Det finns två huvudtyper av klorofyll i växter, kallad klorofyll a och b. I vissa alger kan emellertid andra typer av klorofyll, såsom c och d, finnas närvarande, de senare finns bara i vissa röda alger.

Det finns andra fotosyntetiska pigment som karotener och xantofyll som tillsammans utgör karotenoider. Dessa pigment är isoprenoider som i allmänhet består av fyrtio kolatomer. Karotener är icke-syresatta karoteinoider, medan xantofyll är syresatta pigment.

I växter är bara klorofyll a direkt involverad i ljusreaktioner. De återstående pigmenten absorberar inte direkt ljusenergi utan fungerar som tillbehörspigment genom att överföra den energi som fångas från ljus till klorofyll a. På detta sätt fångas mer energi än klorofyll ensam kan fånga.

Fotosyntes

Fotosyntes är en biologisk process som gör att växter, alger och vissa bakterier kan dra nytta av energin som kommer från solljus. Genom denna process använder växter ljusenergi för att omvandla atmosfärisk koldioxid och vatten erhållet från jorden till glukos och syre.

Ljus orsakar en komplex serie oxidations- och reduktionsreaktioner som gör det möjligt att omvandla ljusenergi till kemisk energi som är nödvändig för att slutföra fotosyntesprocessen. Fotosystem är de funktionella enheterna i denna process.

Komponenter i fotosystem

Antennkomplex

Det består av ett stort antal pigment, inklusive hundratals klorofyllmolekyler och ännu större mängder av tillbehörspigment, såväl som phycobilins. Den komplexa antennen gör det möjligt att absorbera en stor mängd energi.

Det fungerar som en tratt eller som en antenn (därav dess namn) som fångar energin från solen och omvandlar den till kemisk energi, som överförs till reaktionscentret.

Tack vare överföringen av energi får klorofylen en molekyl i reaktionscentret mycket mer ljusenergi än den skulle ha skaffat på egen hand. Om klorofyllmolekylen får för mycket ljus kan den också fotooxidera och växten skulle dö.

Reaktionscenter

Det är ett komplex som består av klorofyll, en molekyl, en molekyl som kallas en primär elektronreceptor och många proteinsubenheter som omger dem.

fungerande

I allmänhet erhåller inte klorofyllmolekylen en present i reaktionscentret, och som initierar ljusreaktionerna i fotosyntesen, fotoner direkt. Tillbehörspigmenten, liksom en del klorofyll, en molekyl som finns i antennkomplexet, får ljusenergin, men använder den inte direkt.

Denna energi som absorberas av antennkomplexet överförs till klorofyll a i reaktionscentret. Varje gång en klorofyll en molekyl aktiveras släpper den en aktiverad elektron som sedan absorberas av den primära elektronreceptorn.

Som en konsekvens reduceras den primära acceptorn, medan klorofyll a återvinner sin elektron tack vare vatten, som fungerar som den slutliga elektronfrigöraren och syre erhålls som en biprodukt.

typer

Fotosystem I

Det finns på den yttre ytan av tylakoidmembranet och har en låg mängd klorofyll b, förutom klorofyll a och karotenoider.

Klorofyll a i reaktionscentret absorberar bättre våglängder på 700 nanometer (nm), varför det kallas P700 (pigment 700).

I fotosystem I fungerar en grupp proteiner från ferrodoxingruppen - järnsulfid - som slutliga elektronacceptorer.

Fotosystem II

Den verkar först i processen att omvandla ljus till fotosyntes, men det upptäcktes efter det första fotosystemet. Det finns på den inre ytan av tylakoidmembranet och har en högre mängd klorofyll b än fotosystemet I. Det innehåller också klorofyll a, phycobiliner och xantofyll.

I detta fall absorberar klorofyll a vid reaktionscentret bättre 680 nm våglängd (P680) och inte 700 nm våglängd som i föregående fall. Den sista elektronacceptorn i detta fotosystem är en kinon.

Fotosystem II-diagram. Taget och redigerat från: Originalverk var av Kaidor. .

Förhållandet mellan fotosystem I och II

Den fotosyntetiska processen kräver båda fotosystemen. Det första fotosystemet som verkar är II, som absorberar ljus och elektronerna i reaktionscentrets klorofyll upphetsas och de primära elektronacceptorerna fångar dem.

Elektroner upphetsade av ljus reser till fotosystem I genom en elektrontransportkedja belägen i tylakoidmembranet. Denna förskjutning orsakar ett energifall som tillåter transport av vätejoner (H +) genom membranet, mot lumen hos tylakoiderna.

Transporten av vätejoner ger en energiförskjutning mellan tylakoidernas lumenutrymme och kloroplaststroma, som tjänar till att generera ATP.

Klorofyllet i reaktionscentret för fotosystem I tar emot elektronen som kommer från fotosystem II. Elektronen kan fortsätta i en cyklisk elektrontransport runt fotosystem I, eller användas för att bilda NADPH, som sedan transporteras till Calvin-cykeln.

referenser

1. MW Nabors (2004). Introduktion till botanik. Pearson Education, Inc.
2. Foto. På Wikipedia. Återställs från en.wikipedia.org.
3. Fotosystem I, på Wikipedia. Återställs från en.wikipedia.org.
4. Fotosyntes - Fotosystem I och II. Återställs från britannica.com.
5. B. Andersson & LG Franzen (1992). Fotosystemen för syrgasfotosyntes. I: L. Ernster (red.). Molekylära mekanismer inom bioenergetik. Elvieser Science Förlag.
6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Kapitel 3 - Fotosyntes. Efter-skörden fysiologi och biokemi av frukt och grönsaker.