20.6: Foto sistemler

Fotosistemler, bitkilerde, alglerde ve siyanobakterilerde fotosentezin fonksiyonel birimlerini oluşturan multiprotein kompleksleridir. Kloroplastın içine yerleştirilmiş tilakoidler adı verilen küçük kese benzeri yapıların zarına gömülü olarak bulunurlar.

Fotosistemlerin İşleyişi

Fotosistemler, klorofiller ve karotenoidler gibi, anten kompleksi ve reaksiyon merkezi olmak üzere iki alanda belirli bir organizasyonda düzenlenmiş birçok pigment molekülü içerir. Anten kompleksi içinde dağıtılan pigment moleküllerinin temel amacı, fotonlar şeklindeki ışığı emmek ve bunları reaksiyon merkezinin özel klorofil çiftine yönlendirmektir.

İki tür fotosistem vardır - fotosistem II (PSII) ve fotosistem I (PSI), yapısal olarak benzerdir, ancak düşük enerjili elektron tedarikçisinin kaynağı ve enerjili elektronlarını ilettikleri alıcı temelinde farklılık gösterir. Bu fotosistemlerin her ikisi de uyum içinde çalışır.

P680 olarak da bilinen PSII reaksiyon merkezi, klorofildeki bir elektronu uyaran bir fotonu emer. Yüksek enerjili elektron serbest kalır ve birincil elektron alıcısına ve nihayetinde elektron taşıma zinciri yoluyla PSI'ye aktarılır. P680'in eksik elektronu, sudan düşük enerjili bir elektron çıkarılarak değiştirilir; bu nedenle, fotosentezin bu aşamasında su "bölünür" ve her fotoaksiyondan sonra PSII yeniden indirgenir. Bir_H2Omolekülünün bölünmesi iki elektron, iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu açığa çıkarır. Oksijen molekülleri çevreye salınırken, hidrojen iyonları, kloroplastta ATP sentezi için gerekli olan tilakoid zar boyunca bir proton gradyanı oluşturmada kritik bir rol oynar.

Elektronlar, PSII ve PSI arasında bulunan proteinler boyunca hareket ettikçe, enerji kaybederler ve PSI tarafından yeniden enerjilendirilmeleri gerekir; Bu nedenle, başka bir foton PSI anteni tarafından emilir. Bu enerji, P700 adı verilen PSI reaksiyon merkezine iletilir. P700 oksitlenir ve NADPH oluşturmak için NADP⁺'ya yüksek enerjili bir elektron gönderir. Böylece, PSII, ATP yapmak için proton gradyanları oluşturmak için enerjiyi yakalar ve PSI, NADP ⁺ 'yı NADPH'ye indirgemek için enerjiyi yakalar.

Güneşten gelen enerji, ATP ve NADPH molekülleri şeklinde kimyasal enerjiye dönüştürüldükten sonra, hücre uzun süreli enerji depolaması için karbonhidrat molekülleri oluşturmak için gereken yakıta sahip olur. Bu, kloroplast stroma'da meydana gelen fotosentezin ışıktan bağımsız veya karanlık fazı olarak da bilinen fotosentezin ikinci aşamasında elde edilir.

Bu metin Openstax, Biology 2e, Chapter 8, Section 8.2: The Light-dependent Reactions of Photosynthesis kitabından uyarlanmıştır.

Fotosentetik organizmalar, kloroplastın tilakoid zarına gömülü fotosistemler adı verilen pigment-protein kompleksleri aracılığıyla güneş ışığını yakalar.

Bu kompleksler fotosistem I veya PSI ve fotosistem II veya PSII olarak kategorize edilir.

Kloroplast içinde, PSI kompleksleri ağırlıklı olarak stromal lameller olarak adlandırılan yığılmamış bölgelerde bulunurken, PSII kompleksleri yığılmış granül lameller içinde bulunur.

Her fotosistem, fotosistemin iki farklı alanına dağıtılan yaklaşık 200 klorofil ve 50 karotenoid pigment molekülünün bir koleksiyonudur - reaksiyon merkezi olarak adlandırılan çekirdek alan ve anten kompleksi olarak adlandırılan çevresel bir alan.

Tüm pigment molekülleri fotonları emmesine rağmen, reaksiyon merkeziyle ilişkili sadece birkaç klorofil molekülü emilen ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürebilir.

Anten kompleksindeki pigmentler sadece emilen enerjiyi reaksiyon merkezine yönlendirir.

Fotosistemler ayrıca işlevleri için gerekli olan ilişkili kofaktörlere sahiptir.

Örneğin, PSI, elektron taşıma zincirinde önemli bir bağlantı noktası olan bir ferredoksin kofaktörüne sahipken, PSII, fotosentez için çok önemli bir adım olan su oksidasyonunu katalize eden bir oksijen-evrim kompleksi içerir.