Componente, funzionamento e tipi fotosistemi

IL Fotosistemi Sono unità funzionali del processo fotosintetico. Sono definiti dalle loro particolari forme di associazione e organizzazione.

Sono noti due tipi di fotosistemi, chiamati fotosistemi I e II a causa dell'ordine in cui sono stati scoperti. Photosystem I presenta quantità molto elevate di clorofilla A Rispetto alla quantità di clorofilla B, Mentre il fotosistema II ha quantità molto simili di entrambi i pigmenti fotosintetici.

Diagramma del fotosistema i. Preso e curato da: Pisum [dominio pubblico].

I fotosistemi si trovano nelle membrane tilacoide di organismi fotosintetici come piante e alghe. Possono anche essere trovati nei cianobatteri.

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Cloroplasti

I cloroplasti sono organelli sferici o allungati di circa 5 µm di diametro che contengono pigmenti fotosintetici. All'interno si verifica la fotosintesi nelle cellule vegetali.

Sono circondati da due membrane esterne e all'interno contengono strutture sotto forma di sacco, anche circondate da due membrane, chiamate Tilacoides.

I tilacoidi sono impilati formando un set che si chiama grana, mentre il fluido che circonda i tilacoides si chiama stroma. Inoltre, i tilacoidi sono circondati da una membrana chiamata lume che delimita lo spazio intratilacoide.

La conversione dell'energia della luce in energia chimica durante la fotosintesi si verifica all'interno delle membrane tilacoide. D'altra parte, la produzione e lo stoccaggio dei carboidrati del prodotto della fotosintesi si verificano negli stoper.

Pigmenti fotosintetici

Sono proteine ​​in grado di assorbire l'energia della luce per usarla durante il processo fotosintetico, sono totalmente o parzialmente unite alla membrana tilacoide. Il pigmento direttamente coinvolto nelle reazioni luminose della fotosintesi è la clorofilla.

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Nelle piante ci sono due tipi principali di clorofilla, chiamati clorofille A E B. Tuttavia, altri tipi di clorofilla come il C e il D, Quest'ultimo presente solo in alcune alghe rosse.

Ci sono altri pigmenti fotosintetici come caroteni e xanthofila che insieme compongono i carotenoidi. Questi pigmenti sono isaprenoidi generalmente composti da quaranta atomi di carbonio. I caroteni sono caroteinoidi non ossigenati, mentre gli xantofila sono pigmenti ossigenati.

Nelle piante solo clorofilla A È direttamente coinvolto nelle reazioni della luce. I pigmenti rimanenti non assorbono direttamente l'energia della luce, ma agiscono come accessori per pigmenti quando si trasmettono l'energia catturata dalla luce alla clorofilla A. In questo modo, viene catturata più energia che la clorofilla potrebbe catturare A Da solo.

Fotosintesi

La fotosintesi è un processo biologico che consente a piante, alghe e alcuni batteri di sfruttare l'energia dalla luce solare. Attraverso questo processo, le piante usano energia luminosa per trasformare l'anidride carbonica atmosferica e l'acqua ottenute dal terreno, dal glucosio e dall'ossigeno.

La luce provoca una complessa serie di reazioni di ossidazione e riduzione che consentono la trasformazione dell'energia della luce in energia chimica necessaria per completare il processo di fotosintesi. I fotosistemi sono le unità funzionali di questo processo.

Componenti fotosistemici

Complesso di antenna

È costituito da un gran numero di pigmenti, tra cui centinaia di molecole di clorofilla A e ancora maggiori quantità di pigmenti accessori, nonché ficobiline. Il complesso dell'antenna consente di assorbire una grande quantità di energia.

Funziona come un imbuto o un'antenna (da qui il suo nome) che cattura l'energia dal sole e la trasforma in energia chimica, che viene trasferita al centro di reazione.

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Grazie al trasferimento di energia, la molecola di clorofilla A Dal centro di reazione riceve molta più energia luminosa di quella che aveva acquisito da solo. Inoltre, se la molecola di clorofilla riceve troppa illuminazione potrebbe essere fotoossidata e la pianta morirebbe.

Centro di reazione

È un complesso formato dalle molecole di clorofilla A, Una molecola nota come ricevitore primario di elettroni e numerose subunità proteiche che li circondano.

Funzionamento

Generalmente la molecola di clorofilla A Presente nel centro di reazione e che inizia le reazioni luminose della fotosintesi, non riceve direttamente i fotoni. Pigmenti accessori, nonché alcune molecole di clorofilla A presente nel complesso dell'antenna ricevi energia luminosa, ma non usarlo direttamente.

Questa energia assorbita dal complesso dell'antenna viene trasferita in clorofilla A del centro di reazione. Ogni volta che viene attivata una molecola di clorofilla A, Questo rilascia un elettrone energizzato che viene quindi assorbito dal ricevitore di elettroni primari.

Di conseguenza, l'accettore primario è ridotto, mentre la clorofilla A Recupera il suo elettrone grazie all'acqua, che funge da liberatore finale di elettroni e ossigeno è ottenuto come sottoprodotto.

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Fotosistema I

Si trova sulla superficie esterna della membrana tilacoide e ha una piccola quantità di clorofilla B, Oltre alla clorofilla A e carotenoidi.

Clorofilla A Dal centro di reazione, assorbe meglio le lunghezze d'onda di 700 nanometri (nm), quindi si chiama p700 (pigmento 700).

Nel fotosistema I, un gruppo di proteine ​​del gruppo di ferrodossina - solfuro di ferro - funge da accettori di elettroni finali.

Fotosistema II

Agisce per primo nel processo di trasformazione della luce in fotosintesi, ma è stato scoperto dopo il primo fotosistema. Si trova sulla superficie interna della membrana tilacoide e ha più clorofilla B quel fotosistema i. Contiene anche clorofilla A, Ficobilins e xantofilas.

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In questo caso, clorofilla A del centro di reazione assorbe meglio la lunghezza d'onda di 680 nm (p680) e non quella di 700 nm come nel caso precedente. L'accettore di elettroni finali in questo fotosistema è un chinone.

Diagramma del fotosistema II. Preso e modificato da: l'opera originale era di Kaid. [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)].

Relazione tra i fotosistemi I e II

Il processo fotosintetico esegue entrambi i fotosistemi. Il primo fotosistema ad agire è l'II, che assorbe la luce e in modo che gli elettroni nella clorofilla del centro di reazione siano eccitati e gli accettori primari degli elettroni li catturano.

Gli elettroni eccitati dalla luce viaggiano al fotosistema I attraverso una catena di trasporto di elettroni situata nella membrana tilacoide. Questo spostamento provoca un calo di energia che consente il trasporto di ioni idrogeno (H+) attraverso la membrana, verso il lume dei tilacoides.

Il trasporto di ioni idrogeno fornisce un differenziale di energia tra lo spazio del lume dei tilacoidi e lo stroma cloroplasto, che serve a generare ATP.

Clorofilla dal centro di reazione del fotosistema I riceve l'elettrone che viene dal fotosistema II. L'elettrone può continuare in un trasporto di elettroni ciclico attorno al fotosistema I, o essere utilizzato per formare NADPH, che viene quindi trasportato nel ciclo di Calvin.

Riferimenti

1. M.W. Nabors (2004). Introduzione alla botanica. Pearson Education, Inc.
2. Fotosistema. In Wikipedia. Recuperato da.Wikipedia.org.
3. Photosystem I, in Wikipedia. Recuperato da.Wikipedia.org.
4. Fotosintesi - fotosistemi I e II. Recuperato dalla Britannica.com.
5. B. Andersson e L.G. Franzen (1992). I fotosistemi di fotosintesi ossigenica. In: l. Ernster (ed.). Meccanismi molecolari in bioenergetica. Editori di scienze di Elvieser.
6. E.M. Yahia, a. Carrillo-López, g.M. Barriera, h. Suzán-Azpiri e M.Q. Bolaños (2019). Capitolo 3 - Fotosintesi. Postharvest Fisiologia e Biochimica di frutta e verdura.