Fotosysteem II

Overzicht

Fotosysteem II is een multi-eiwitcomplex, ingebed in het thylakoïdmembraan, waar het lichtenergie opvangt. Chlorofylmoleculen dragen energie over aan een specifiek paar chlorofyl- a- moleculen in het reactiecentrum van Fotosysteem II. Hier verliezen de chlorofyl a- moleculen een elektron (oxidatie) die vervolgens aan een primaire elektronenacceptor worden overgedragen. De gedoneerde elektronen gaan door de elektronentransportketen naar fotosysteem I. Door een watermolecuul te splitsen komen één zuurstofatoom, twee protonen (H ⁺ ) en twee elektronen vrij. De elektronen vervangen de gedoneerde elektronen van de twee chlorofyl- a- moleculen in het reactiecentrum. Het zuurstofatoom reageert onmiddellijk met een ander zuurstofatoom en produceert O ₂ dat vrijkomt in de atmosfeer. De protonen hopen zich op en creëren een concentratiegradiënt over het thylakoïde membraan dat ATP-synthese aanstuurt in een proces dat chemiosmose wordt genoemd.

Licht oogsten in Fotosysteem II

Het multi-eiwitcomplex Fotosysteem II oogst fotonen en draagt energie over via de gebonden pigmenten chlorofyl a en b en carotenoïden. Carotenoïden hebben een beschermende functie omdat ze helpen de enorme hoeveelheid opgenomen energie af te voeren om beschadiging van plantenweefsel te voorkomen.

Energie reist van chlorofylmolecuul naar chlorofylmolecuul totdat het een gespecialiseerd paar chlorofyl-a-moleculen bereikt in een gebied dat het reactiecentrum wordt genoemd. Het reactiecentrum is ook bekend als P680 omdat het licht absorbeert met een golflengte van 680 nm. Deze energie is sterk genoeg om een elektron van een chlorofyl een molecuul af te splitsen (oxidatie). Het vrije elektron wordt opgenomen door een primair elektronenacceptormolecuul, in een proces dat fotoact wordt genoemd. Het elektron van chlorofyl a in het reactiecentrum wordt vervangen door een van de twee elektronen die vrijkomen bij het splitsen van een watermolecuul.

Protongradiënt en generatie van ATP

Bij het splitsen van water in Fotosysteem II komt ook een zuurstofatoom vrij dat wordt gecombineerd met een tweede zuurstofatoom. De resulterende O ₂ ontsnapt in de atmosfeer. Bij deze reactie komen ook twee protonen (H ⁺ ) vrij, die een concentratiegradiënt creëren om een gespecialiseerd, semipermeabel eiwitkanaal aan te drijven, ATP-synthase genaamd. Het proces waarbij de protonen zich verplaatsen van een hoge concentratie in de thylakoïde, door het kanaal naar een lager concentratie in het stroma, wordt chemiosmose genoemd. Chemiosmose creëert energie waarmee ATP-synthase een fosfaatgroep aan ADP kan binden om het energiemolecuul ATP te vormen.