Dva glavna membranska proteinska kompleksa z več podenotami se razlikujeta v svoji absorpcijski valovni dolžini, kjer fotosistem I ali PS 1 absorbira daljšo valovno dolžino svetlobe, ki je 700 nm, medtem ko fotosistem II ali PS 2 absorbira krajšo valovno dolžino svetlobe 680 nm .
Drugič, vsak fotosistem obnavlja elektrone po izgubi elektrona, vendar so viri drugačni, kadar PS II dobi elektrone iz vode, medtem ko PS I pridobi elektrone iz PS II skozi elektronsko transportno verigo.
Fotosistemi sodelujejo pri fotosintezi in jih najdemo v tilakoidnih membranah alg, cianobakterij in večinoma v rastlinah. Vsi vemo, da rastline in drugi fotosintetski organizmi zbirajo sončno energijo, ki jo podpirajo molekule pigmenta, ki absorbirajo svetlobo in so prisotne v listih.
Absorbirana sončna ali svetlobna energija v listih se v prvi fazi fotosinteze pretvori v kemično energijo. Ta postopek je podvržen vrsti kemijskih reakcij, znanih kot reakcije, ki so odvisne od svetlobe.
Fotosintetični pigmenti, kot so klorofil a, klorofil b in karotenoidi, so prisotni v tilakoidnih membranah kloroplasta. Fotosistem predstavlja komplekse, ki sestavljajo svetlobo, ki jih sestavlja 300-400 klorofilov, beljakovin in drugih pigmentov. Ti pigmenti se vzbudijo po absorpciji fotona, nato pa se eden od elektronov preklopi v orbitalno višjo energijo.
Navdušen pigment prenaša svojo energijo na sosednji pigment z resonančnim prenosom energije in to so neposredne elektromagnetne interakcije. Poleg tega sosednji pigment prenaša energijo na pigment in postopek se ponavlja večkrat. Te molekule pigmenta skupaj zbirajo svojo energijo in prehajajo v osrednji del fotosistema, ki je znan kot reakcijski center.
Čeprav sta dva fotosistema v reakcijah, ki sta odvisna od svetlobe, dobila ime po seriji, sta bila odkrita, vendar pa fotosistem II (PS II) pride najprej na pot v pretoku elektronov in nato še fotosistem I (PSI). V tej vsebini bomo preučili razliko med dvema vrstama pf fotosistema in kratek opis le-teh.
Primerjalna tabela
| Osnove za primerjavo | Fotosistem I (PS I) | Fotosistem II (PS II) |
|---|---|---|
| Pomen | Fotosistem I ali PS I uporablja svetlobo za pretvorbo NADP + v NADPH2. Vključuje P700, klorofil in druge pigmente. | Fotosistem II ali PS II je beljakovinski kompleks, ki absorbira svetlobno energijo, ki vključuje P680, klorofil in pomožne pigmente ter prenaša elektrone iz vode v plastokinon in tako deluje pri disociaciji vodnih molekul in proizvaja protone (H +) in O2. |
| Lokacija | Nahaja se na zunanji površini tilakoidne membrane. | Nahaja se na notranji površini tilakoidne membrane. |
| Fotocenter ali reakcijski center | P700 je foto center. | P680 je foto center. |
| Vpijoča valovna dolžina | Pigmenti v fotosistemu 1 absorbirajo daljše valovne dolžine svetlobe, ki je 700 nm (P700). | Pigmenti v fotosistemu2 absorbirajo krajše valovne dolžine svetlobe, ki je 680 nm (P680). |
| Fotofosforilacija | Ta sistem je vključen tako v ciklično kot v neciklično fotofosforilacijo. | Ta sistem je vključen v ciklično fotofosforilacijo. |
| Fotoliza | Fotoliza ne pride. | V tem sistemu se pojavi fotoliza. |
| Pigmenti | Fotosistem I ali PS 1 vsebuje klorofil A-670, klorofil A-680, klorofil A-695, klorofil A-700, klorofil B in karotenoide. | Fotosistem II ali PS 2 vsebuje klorofil A-660, klorofil A-670, klorofil A-680, klorofil A-695, klorofil A-700, klorofil B, ksantofili in fikobilini. |
| Razmerje klorofilnih karotenoidnih pigmentov | 20-30: 1. | 3-7: 1. |
| Funkcija | Primarna funkcija fotosistema I je v sintezi NADPH, kjer sprejema elektrone iz PS II. | Primarna funkcija fotosistema II je v hidrolizi vode in sintezi ATP. |
| Temeljna sestava | PSI sestavljata dve podenoti, ki sta psaA in psaB. | PS II sestavljata dve podenoti, sestavljeni iz D1 in D2. |
Opredelitev Photoystem I
Fotosistem I ali PSI se nahaja v tilakoidni membrani in je večbesedni proteinski kompleks, ki ga najdemo v zelenih rastlinah in algah. Prvi začetni korak ujemanja sončne energije in nato pretvorba s svetlobnim pogonom elektronov. PS I je sistem, v katerem se klorofil in drugi pigmenti zberejo in absorbirajo valovno dolžino svetlobe pri 700 nm. Gre za serijo reakcij, reakcijski center pa je sestavljen iz klorofila a-700 z obema podenotama, in sicer psaA in psaB.
Podenote PSI so večje od podenot PS II. Ta sistem sestavljajo tudi klorofil a-670, klorofil a-680, klorofil a-695, klorofil b in karotenoidi. Absorbirani fotoni se s pomočjo pomožnih pigmentov prenesejo v reakcijski center. Reakcijski center fotone sprošča kot visokoenergijske elektrone, ki so podvrženi vrsti elektronskih nosilcev in jih nazadnje uporabi NADP + reduktaza. NADPH nastaja z encimom NADP + reduktaza iz tako visoko energijskih elektronov. NADPH se uporablja v ciklu Calvin.
Zato je glavni cilj celostnega membranskega proteinskega kompleksa, ki uporablja svetlobo za proizvodnjo ATP in NADPH. Fotosistem I je znan tudi kot plastocianin-feredoksin oksidoreduktaza.
Opredelitev Photoystem II
Fotosistem II ali PS II je membransko vgrajen proteinski kompleks, ki ga sestavlja več kot 20 podenot in približno 100 kofaktorjev. Svetlobo absorbirajo pigmenti, kot so karotenoidi, klorofil in fikobilin v območju, ki ga poznamo kot antene, nadalje se ta vzburjena energija prenese v reakcijski center. Glavna komponenta so periferne antene, ki se vključijo v absorpcijsko svetlobo skupaj s klorofilom in drugimi pigmenti. Ta reakcija poteka v jedru kompleksa, ki je mesto za začetne verižne reakcije prenosa elektronov.
Kot smo že omenili, PS II absorbira svetlobo pri 680 nm in vstopi v visokoenergetskem stanju. P680 podarja elektron in se prenaša na feofitin, ki je glavni sprejemnik elektronov. Takoj, ko P680 izgubi elektron in pridobi pozitiven naboj, potrebuje elektron za napolnitev, ki se izpolni s cepitvijo vodnih molekul.
Oksidacija vode nastane v središču mangana ali grozdu Mn4OxCa . Center mangana oksidira naenkrat dve molekuli, pri čemer ekstrahira štiri elektrone in tako nastane molekula O2 in sprosti štiri H + ione.
V PS II obstajajo različni nasprotni mehanizmi zgoraj omenjenega procesa, čeprav se protoni in elektroni, izvlečeni iz vode, uporabljajo za zmanjšanje NADP + in pri proizvodnji ATP. Fotosistem II je znan tudi kot vodna-plastokinon oksidoreduktaza in je imenovan prvi beljakovinski kompleks v svetlobni reakciji.
Ključne razlike med Photosystem I in Photosystem II
Navedene točke bodo pokazale razlike med fotosistemom I in fotosistemom II:
- Photosystem I ali PS I in Photosystem II ali PS II sta proteinsko posredovan kompleks, glavni cilj pa je pridobivanje energije (ATP in NADPH2), ki se uporablja v ciklu Calvin, PSI uporablja svetlobo za pretvorbo NADP + v NADPH2. Vključuje P700, klorofil in druge pigmente, medtem ko je PS II kompleks, ki absorbira svetlobno energijo in vključuje P680, klorofil in pomožne pigmente ter prenaša elektrone iz vode v plastokinon in tako deluje pri disociaciji molekul vode in proizvaja protone (H +) in O2.
- Fotosistem I se nahaja na zunanji površini tilakoidne membrane in je vezan na poseben reakcijski center, znan kot P700, medtem ko se PS II nahaja na notranji površini tilakoidne membrane in reakcijski center je znan kot P680.
- Pigmenti v fotosistemu 1 absorbirajo daljše valovne dolžine svetlobe, ki je 700 nm (P700), po drugi strani pa pigmenti v fotosistemu2 absorbirajo krajše valovne dolžine svetlobe, ki je 680 nm (P680).
- Fotofosforilacija v PS I je vključena tako v ciklično kot tudi v neciklično fotofosforilacijo, PS II pa je vključen v oba ciklična fotofosforilacija.
- V PS I ne pride do fotolize, čeprav se zgodi, da je fotosistem II.
- Fotosistem I ali PS I vsebuje klorofil A-670, klorofil A-680, klorofil A-695, klorofil A-700, klorofil B in karotenoide v razmerju 20-30: 1, medtem ko v fotosistemu II ali PS 2 vsebuje klorofil A-660, klorofil A-670, klorofil A-680, klorofil A-695, klorofil A-700, klorofil B, ksantofili in fikobilini v razmerju 3-7: 1.
- Primarna funkcija fotosistema I pri sintezi NADPH, kjer sprejema elektrone iz PS II, fotosistema II pa je v hidrolizi vode in sintezi ATP.
- Temeljno sestavo v PSI sestavljata dve podenoti, ki sta psaA in psaB, PS II pa sestavljata dve podenoti, sestavljeni iz D1 in D2.
Zaključek
Torej lahko rečemo, da fotosinteza v rastlinah obsega dva procesa; reakcije, ki so odvisne od svetlobe, in reakcija asimilacije ogljika, ki je zavajajoče znana tudi kot temne reakcije. V svetlobnih reakcijah fotosintetski pigmenti in klorofil absorbirajo svetlobo in se pretvorijo v ATP in NADPH (energijo).
