- kloroplasztokat
- Fotoszintetikus pigmentek
- Fotoszintézis
- A fotoszisztéma alkotóelemei
- Antenna komplexum
- Reakciós központ
- Működés
- típusai
- I. fotórendszer
- II. Fotórendszer
- Az I. és a II. Fotórendszer közötti kapcsolat
- Irodalom
A fotoszisztémák a fotoszintézis folyamat funkcionális egységei. Ezeket az asszociációs formák és a fényszintetikus pigmentek és a fehérjekomplexek sajátos szervezete határozza meg, amely képes abszorbeálni és átalakítani a fény energiáját egy olyan folyamatban, amely magában foglalja az elektronok átadását.
Kétféle fényképes rendszer ismert, amelyeket I. és II. Fotoszisztémának hívunk, a felfedezésük sorrendje miatt. Az I. fotoszisztémában nagyon magas a klorofill mennyisége a b-klorofill mennyiségéhez képest, míg a II. Fotoszisztéma mindkét fotoszintézisű pigmentet nagyon hasonló mennyiségben tartalmazza.

I fotórendszer-diagram, felvétel és szerkesztés: Pisum-ból.
A fotoszisztémák a fotoszintézisű szervezetek, például növények és algák tiroid membránjaiban helyezkednek el. A cianobaktériumokban is megtalálhatók.
kloroplasztokat
A kloroplasztok gömb alakú vagy hosszúkás, körülbelül 5 um átmérőjű organellák, amelyek fotoszintetikus pigmenteket tartalmaznak. Benne fotoszintézis zajlik a növényi sejtekben.
Két külső membrán veszi körül őket, és belül zsákszerű szerkezeteket tartalmaz, amelyeket szintén két membrán vesz körül, úgynevezett tiroidok.
A tiroidok halmozódnak, és olyan csoportot alkotnak, amely a grana nevét kapja, míg a tiroidokat körülvevő folyadékot stromanak nevezik. Ezenkívül a tiroidokat egy lumennek nevezett membrán veszi körül, amely körülhatárolja az intrathilakoid teret.
A fényenergia kémiai energiává történő átalakulása a fotoszintézis során a tiroidok membránjain zajlik. Másrészt a szénhidrátok fotoszintézis eredményeként képződnek és tárolódnak a strómákban.
Fotoszintetikus pigmentek
Olyan fehérjék, amelyek képesek elnyelni a fény energiáját annak felhasználására a fotoszintézis során, teljesen vagy részlegesen kapcsolódnak a tiroid membránhoz. A fotoszintézis könnyű reakcióiban közvetlenül részt vevő pigment a klorofill.
A növényekben a klorofill két fő típusa, az a és b klorofill. Néhány algában azonban más típusú klorofill is jelen lehet, például c és d, az utóbbi csak néhány vörös algában található meg.
Vannak más fotoszintetikus pigmentek is, például karotinok és xantofillok, amelyek együtt alkotják a karotinoidokat. Ezek a pigmentek izoprenoidok, amelyek általában negyven szénatomból állnak. A karotinok nem oxigénezett karoteinoidok, míg a xantofilok oxigénezett pigmentek.
A növényekben csak a klorofill a vesz részt közvetlenül a könnyű reakciókban. A fennmaradó pigmentek nem közvetlenül absorbálják a fényenergiát, hanem kiegészítő pigmentekként működnek, mivel a fényből elfoglalt energiát a klorofillre továbbítják. Ily módon több energiát fognak el, mint amennyit csak a klorofill képes elfogni.
Fotoszintézis
A fotoszintézis egy biológiai folyamat, amely lehetővé teszi a növényeknek, algáknak és egyes baktériumoknak a napfényből származó energia előnyeinek kihasználását. Ezen a folyamaton keresztül a növények fényenergiát használnak a talajból nyert légköri szén-dioxid és víz átalakítására glükózzá és oxigénné.
A fény az oxidációs és redukciós reakciók komplex sorozatát eredményezi, amelyek lehetővé teszik a fényenergia kémiai energiává történő átalakítását, amely a fotoszintézis folyamatának befejezéséhez szükséges. A Photosystems a folyamat funkcionális egységei.
A fotoszisztéma alkotóelemei
Antenna komplexum
Nagyszámú pigmentből áll, köztük több száz klorofill molekulából és még nagyobb mennyiségű kiegészítő pigmentből, valamint fikobilinből. A komplex antenna nagy mennyiségű energiát képes felszívni.
Úgy működik, mint egy tölcsér vagy antenna (tehát a neve), amely elfogja a nap energiáját, és kémiai energiává alakítja azt, amelyet a reakcióközpontba továbbítanak.
Az energiaátvitelnek köszönhetően a klorofill egy molekula a reakcióközpontban sokkal több fényenergiát kap, mint amennyit önmagában szerezne. Továbbá, ha a klorofill-molekula túl sok fényt kap, fotooxidálódhat és a növény meghal.
Reakciós központ
Ez egy komplex, amely klorofill molekulákból, egy primer elektron receptornak nevezett molekulából és számos körülvevő fehérje alegységből áll.
Működés
Általában a reakcióközpontban jelen lévő klorofill-molekula, amely a fotoszintézis könnyű reakcióit indítja el, nem kap közvetlenül fotonokat. A kiegészítő pigmentek, valamint néhány, az antennakomplexben lévő klorofill a molekula megkapja a fény energiáját, de nem használja fel közvetlenül.
Az antennakomplex által abszorbeált energia átkerül a reakcióközpont klorofilljéhez. Minden alkalommal, amikor egy klorofill molekulát aktiválnak, egy energiájú elektron szabadul fel, amelyet az elsődleges elektron receptor abszorbeál.
Ennek következtében az elsődleges akceptor csökken, míg a klorofill a víznek köszönhetően visszanyeri elektronját, amely végső elektron felszabadítóként működik, és melléktermékként oxigént nyer.
típusai
I. fotórendszer
A tirolakoid membrán külső felületén található, alacsony klorofill b-tartalommal rendelkezik, az a klorofill és a karotinoidok mellett.
A reakcióközpontban lévő klorofill a jobban elnyeli a 700 nanométer (nm) hullámhosszokat, ezért hívják P700-nak (700 pigment).
Az I. fotoszisztémában a ferrodoxin csoportból származó fehérjecsoport - vas-szulfid - végső elektronakceptorként működik.
II. Fotórendszer
Először működik a fény fotoszintézisre történő átalakításának folyamatában, de az első fotórendszer után fedezték fel. A tylakoid membrán belső felületén található, és nagyobb klorofil b-tartalommal rendelkezik, mint az I. fotoszisztéma. Ezenkívül tartalmaz a klorofill a-t, phycobilineket és xanthophyll-eket.
Ebben az esetben a reakcióközpontban lévő klorofill jobban elnyeli a 680 nm hullámhosszt (P680), és nem a 700 nm hullámhosszt, mint az előző esetben. A fotorendszerben az elektron végső elfogadója egy kinon.

II. Fotórendszer. Felvétel és szerkesztés: Az eredeti mű Kaidor készítette..
Az I. és a II. Fotórendszer közötti kapcsolat
A fotoszintézis folyamata mindkét fotoszisztémát megköveteli. Az első működő fényrendszer a II, amely elnyeli a fényt, és így a reakcióközpont klorofiljében lévő elektronok gerjesztésre kerülnek, és az elsődleges elektron-elfogadók elfogják őket.
A fény által gerjesztett elektronok a tiroidos membránban található elektronszállító láncon keresztül az I. fényrendszerbe jutnak. Ez az elmozdulás energiacsökkenést okoz, amely lehetővé teszi a hidrogénionok (H +) átjutását a membránon keresztül a tiroidok lumene felé.
A hidrogénionok szállítása energiakülönbséget biztosít a tiroidok lumentere és a kloroplaszt stroma között, amely az ATP előállításához szolgál.
Az I. fotórendszer reakcióközpontjában lévő klorofill a II. Fényrendszerből származó elektronot veszi át. Az elektron ciklikus elektron-transzportban folytatódhat az I. fényrendszer körül, vagy felhasználható NADPH képzésére, amelyet azután továbbjuttatnak a Calvin-ciklusba.
Irodalom
- MW Nabors (2004). Bevezetés a botanikába. Pearson Education, Inc.
- Fotokémiai. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
- I. fotórendszer, a Wikipedia-ban. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
- Fotoszintézis - I és II. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
- B. Andersson és LG Franzen (1992). Az oxigén fotoszintézis fotoszisztémái. In: L. Ernster (szerk.). A bioenergetika molekuláris mechanizmusai. Elvieser Science Publishers.
- EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri és MQ Bolaños (2019). 3. fejezet - Fotoszintézis. A gyümölcsök és zöldségek betakarítás utáni élettana és biokémiája.
