- cloroplaste
- Pigmenți fotosintetici
- Fotosinteză
- Componente ale sistemelor foto
- Complex de antene
- Centrul de reacție
- Funcționarea
- Tipuri
- Photosystem I
- Photosystem II
- Relația dintre fotosistemele I și II
- Referințe
Sistemele foto sunt unități funcționale ale procesului fotosintetic. Acestea sunt definite prin formele lor de asociere și organizare particulară a pigmenților fotosintetici și complexelor proteice capabile să absoarbă și să transforme energia luminii, într-un proces care implică transferul electronilor.
Se cunosc două tipuri de sisteme foto, numite photosystems I și II din cauza ordinii în care au fost descoperite. Photosystem I are cantități foarte mari de clorofilă a în comparație cu cantitatea de clorofilă b, în timp ce fotosistemul II are cantități foarte similare ale ambilor pigmenți fotosintetici.
Diagrama Photosystem I. Luată și editată din: Pisum.
Photosystems sunt localizate în membranele tilacoide ale organismelor fotosintetice precum plante și alge. Ele pot fi găsite și în cianobacterii.
cloroplaste
Cloroplastele sunt organule sferice sau alungite cu diametrul de aproximativ 5 um care conțin pigmenți fotosintetici. În interiorul acesteia, fotosinteza are loc în celulele plantelor.
Sunt înconjurate de două membrane exterioare, iar în interior conțin structuri asemănătoare sacului, de asemenea, înconjurate de două membrane, numite tilacoide.
Tiacoidele sunt stivuite formând un grup care primește numele de grana, în timp ce lichidul care înconjoară tilacoidele se numește stroma. În plus, tilacoidele sunt înconjurate de o membrană numită lumen care delimitează spațiul intratilakoid.
Conversia energiei luminoase în energie chimică în timpul fotosintezei are loc în membranele tilacoidelor. Pe de altă parte, producerea și stocarea carbohidraților ca urmare a fotosintezei are loc în stromas.
Pigmenți fotosintetici
Sunt proteine capabile să absoarbă lumina luminii pentru a o folosi în timpul procesului fotosintetic, sunt legate total sau parțial de membrana tilacoidă. Pigmentul direct implicat în reacțiile ușoare ale fotosintezei este clorofila.
Există două tipuri principale de clorofilă la plante, numite clorofile a și b. Cu toate acestea, în unele alge pot fi prezente și alte tipuri de clorofilă precum c și d, acestea din urmă sunt prezentate doar în unele alge roșii.
Există și alți pigmenți fotosintetici, cum ar fi carotenii și xantofilele care formează împreună carotenoizi. Acești pigmenți sunt izoprenoizi compuși în general din patruzeci de atomi de carbon. Carotenii sunt caroteinoizi neoxigenati, în timp ce xantofilele sunt pigmenți oxigenati.
La plante doar clorofila a este direct implicată în reacțiile ușoare. Pigmenții rămași nu absoarbe direct energia luminoasă, ci acționează ca pigmenți accesorii prin transmiterea energiei captate de la lumină la clorofilă a. În acest fel, se captează mai multă energie decât clorofila singură ar putea capta.
Fotosinteză
Fotosinteza este un proces biologic care permite plantelor, algelor și unor bacterii să profite de energia care provine de la lumina soarelui. Prin acest proces, plantele folosesc energia ușoară pentru a transforma dioxidul de carbon atmosferic și apa obținută din sol, în glucoză și oxigen.
Lumina provoacă o serie complexă de reacții de oxidare și reducere care permit transformarea energiei luminoase în energie chimică necesară finalizării procesului de fotosinteză. Photosystems sunt unitățile funcționale ale acestui proces.
Componente ale sistemelor foto
Complex de antene
Este alcătuit dintr-un număr mare de pigmenți, incluzând sute de molecule de clorofilă și o cantitate chiar mai mare de pigmenți accesorii, precum și ficobiline. Antena complexă permite absorbirea unei cantități mari de energie.
Funcționează ca o pâlnie sau ca o antenă (de unde și numele acesteia) care captează energia de la soare și o transformă în energie chimică, care este transferată în centrul de reacție.
Datorită transferului de energie, clorofila o moleculă din centrul de reacție primește mult mai multă energie lumină decât ar fi dobândit de la sine. De asemenea, dacă molecula de clorofilă primește prea multă lumină, s-ar putea fotooxida și planta ar muri.
Centrul de reacție
Este un complex alcătuit din clorofilă o moleculă, o moleculă cunoscută ca receptor primar de electroni și numeroase subunități proteice care îi înconjoară.
Funcționarea
În general, molecula de clorofilă prezentă în centrul de reacție și care inițiază reacțiile ușoare ale fotosintezei, nu primește fotoni direct. Pigmenții accesorii, precum și unele clorofile o molecule prezente în complexul de antenă, primesc energia luminii, dar nu o folosesc direct.
Această energie absorbită de complexul de antenă este transferată clorofilei a centrului de reacție. De fiecare dată când o moleculă clorofilă este activată, eliberează un electron energizat, care este apoi absorbit de receptorul principal de electroni.
În consecință, acceptorul primar este redus, în timp ce clorofila a își recuperează electronii grație apei, care acționează ca eliberatorul final al electronilor și oxigenul este obținut ca produs secundar.
Tipuri
Photosystem I
Se găsește pe suprafața exterioară a membranei tilacoide și are o cantitate mică de clorofilă b, pe lângă clorofila a și carotenoizi.
Clorofila a din centrul de reacție absoarbe mai bine lungimile de undă de 700 nanometri (nm), motiv pentru care se numește P700 (pigment 700).
În fotosistemul I, un grup de proteine din grupa ferrodoxinei - sulfura de fier - acționează ca acceptori finali ai electronilor.
Photosystem II
Acționează mai întâi în procesul de transformare a luminii în fotosinteză, dar a fost descoperită după primul fotosistem. Se găsește pe suprafața interioară a membranei tilacoide și are o cantitate mai mare de clorofilă b decât fotosistemul I. De asemenea, conține clorofilă a, fitobiline și xantofile.
În acest caz, clorofila a la centrul de reacție absoarbe mai bine lungimea de undă de 680 nm (P680) și nu lungimea de undă de 700 nm ca în cazul precedent. Acceptorul final de electroni din acest sistem foto este o quinonă.
Diagrama Photosystem II Luate și editate din: Lucrarea originală a fost Kaidor. .
Relația dintre fotosistemele I și II
Procesul fotosintetic necesită ambele sisteme foto. Primul fotosistem care acționează este II, care absoarbe lumina și astfel electronii din clorofila centrului de reacție sunt excitați și acceptoarele de electroni primari îi captează.
Electronii excitați de călătoria ușoară către fotosistemul I printr-un lanț de transport de electroni situat în membrana tilacoidă. Această deplasare determină o cădere de energie care permite transportul ionilor de hidrogen (H +) prin membrană, spre lumenul tilacoidelor.
Transportul ionilor de hidrogen asigură un diferențial de energie între spațiul lumen al tilacoidelor și stroma cloroplastului, care servește la generarea de ATP.
Clorofila din centrul de reacție al fotosistemului I primește electronul provenit din fotosistemul II. Electronul poate continua într-un transport ciclic de electroni în jurul fotosistemului I sau poate fi utilizat pentru a forma NADPH, care este apoi transportat la ciclul Calvin.
Referințe
- MW Nabors (2004). Introducere în botanică Pearson Education, Inc.
- Fotosistemul. Pe Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
- Photosystem I, În Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
- Fotosinteza - Photosystems I și II. Recuperat de pe britannica.com.
- B. Andersson & LG Franzen (1992). Sistemele fotosintezei oxigenice. În: L. Ernster (Ed.). Mecanisme moleculare în bioenergetică. Edituri de știință Elvieser.
- EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri și MQ Bolaños (2019). Capitolul 3 - Fotosinteza. Fiziologia post-recoltare și biochimia fructelor și legumelor.