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9.4: Fotossistema II

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Photosystem II

9.4: Photosystem II

9.4: Fotossistema II


Photosystem II is a multi-protein complex embedded within the thylakoid membrane where it harvests light energy. Chlorophyll molecules transfer energy to a specific pair of chlorophyll a molecules in the reaction center of Photosystem II. Here, the chlorophyll a molecules lose an electron (oxidation), transferring it to a primary electron acceptor. The donated electrons pass through the electron transport chain into Photosystem I. Splitting a water molecule releases one oxygen atom, two protons (H+) and two electrons. The electrons replace the donated electrons of the two chlorophyll a molecules in the reaction center. The oxygen atom immediately reacts with another oxygen atom, producing O2 that is released into the atmosphere. The protons accumulate and create a concentration gradient across the thylakoid membrane that drives ATP synthesis in a process called chemiosmosis.

Light Harvesting in Photosystem II

The multi-protein complex Photosystem II harvests photons and transfers energy through its bound pigments chlorophyll a and b, and carotenoids. Carotenoids have a protective function as they help dissipate the vast amount of energy taken in that could otherwise damage the plant tissue.

Energy travels from chlorophyll molecule to chlorophyll molecule until it reaches a pair of specialized chlorophyll a molecules in a region called the reaction center. The reaction center is also known as P680 since it absorbs light at a wavelength of 680 nm. The energy is strong enough to break an electron from a chlorophyll a molecule (oxidation). The free electron transfers to a primary electron acceptor molecule, in a process called photoact. The electron of chlorophyll a in the reaction center is replaced by one of two electrons that are released in the splitting of a water molecule.

Proton Gradient and Generation of ATP

The splitting of water in Photosystem II also generates an oxygen atom that combines with a second oxygen atom. The resulting O2 escapes into the atmosphere. The reaction also makes two protons ( H+) that build up and create a concentration gradient to power a specialized, semi-permeable protein channel called ATP synthase. The process of the protons moving from a high concentration in the thylakoid, through the channel to a lower area of concentration in the stroma is termed chemiosmosis. Chemiosmosis creates energy that allows the ATP synthase to attach a third phosphate group to ADP to form the energy molecule ATP.

Visão Geral

O Fotossistema II é um complexo multi-proteico incorporado dentro da membrana de tilacóides onde recolhe energia da luz. Moléculas de clorofila transferem energia para um par específico de moléculas de clorofila a no centro reativo do Fotossistema II. Aqui, as moléculas de clorofila a perdem um eletrão (oxidação), transferindo-o para um aceitador de eletrões primário. Os eletrões doados passam pela cadeia de transporte de eletrões para o Fotossistema I. A divisão de uma molécula de água liberta um átomo de oxigénio, dois protões (H+) e dois eletrões. Os eletrões substituem os eletrões dados das duas moléculas de clorofila a no centro reativo. O átomo de oxigénio reage imediatamente com outro átomo de oxigénio, produzindo O2 que é libertado na atmosfera. Os protões acumulam-se e criam um gradiente de concentração através da membrana dos tilacóides que guia a síntese de ATP em um processo chamado quimiosmose.

Captura de Luz no Fotossistema II

O complexo multi-proteico do Fotossistema II captura fotões e transfere energia através dos seus pigmentos associados clorofila a e b, e carotenóides. Os carotenóides têm uma função protetora, pois ajudam a dissipar a vasta quantidade de energia capturada que poderia danificar o tecido vegetal.

A energia viaja de molécula de clorofila para molécula de clorofila até atingir um par de moléculas de clorofila especializadas em uma região chamada centro reativo. O centro reativo também é conhecido como P680, pois absorve luz em um comprimento de onda de 680 nm. A energia é forte o suficiente para quebrar um eletrão de uma molécula de clorofila (oxidação). O eletrão livre é transferido para uma molécula aceitadora de eletrões primária, em um processo chamado fotoato. O eletrão da clorofila a no centro reativo é substituído por um dos dois eletrões que são libertados na divisão de uma molécula de água.

Gradiente de Protões e Produção de ATP

A divisão da água no Fotossistema II também dá origem a um átomo de oxigénio que se combina com um segundo átomo de oxigénio. O O2 resultante escapa para a atmosfera. A reação também gera dois protões ( H+) que se acumulam e criam um gradiente de concentração para alimentar um canal proteico especializado e semi-permeável chamado ATP sintase. O processo em que os protões se movem de uma alta concentração no tilacóide, através do canal para uma zona de concentração mais baixa no estroma é chamado de quimiosmose. A quimiosmose cria energia que permite que a ATP sintase ligue um terceiro grupo fosfato ao ADP para formar a molécula de energia ATP.

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