Τα δύο κύρια σύμπλοκα πρωτεϊνικής μεμβράνης πολλαπλών υπομονάδων διαφέρουν στο απορροφητικό μήκος κύματος, όπου το φωτοσύστημα Ι ή PS 1 απορροφά το μεγαλύτερο μήκος κύματος φωτός το οποίο είναι 700 nm ενώ το φωτοσύστημα II ή PS 2 απορροφά το μικρότερο μήκος κύματος φωτός 680 nm .
Δεύτερον, κάθε φωτοσύστημα αναπληρώνεται από τα ηλεκτρόνια μετά την απώλεια ενός ηλεκτρονίου, αλλά οι πηγές είναι διαφορετικές όπου το PS II παίρνει ηλεκτρόνια από το νερό, ενώ το PS I κερδίζει ηλεκτρόνια από το PS II μέσω αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Τα συστήματα φωτοσύνθεσης εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση και βρίσκονται σε θυλακοειδείς μεμβράνες φυκών, κυανοβακτηρίων και κυρίως σε φυτά. Όλοι γνωρίζουμε ότι φυτά και άλλοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί συλλέγουν ηλιακή ενέργεια που υποστηρίζεται από τα μόρια χρωστικής που απορροφούν το φως που υπάρχουν στα φύλλα.
Η απορροφημένη ηλιακή ενέργεια ή η φωτεινή ενέργεια στα φύλλα μετατρέπεται σε χημική ενέργεια στο πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης. Αυτή η διαδικασία υφίσταται μια σειρά χημικών αντιδράσεων γνωστών ως αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως.
Οι φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες όπως η χλωροφύλλη α, η χλωροφύλλη b και τα καροτενοειδή υπάρχουν στις θυλακοειδείς μεμβράνες του χλωροπλάστη. Το φωτοσύστημα αποτελεί τα συγκροτήματα συγκομιδής φωτός, τα οποία περιλαμβάνουν 300-400 χλωροφύλλες, πρωτεΐνες και άλλες χρωστικές ουσίες. Αυτές οι χρωστικές παίρνουν ενθουσιασμένοι μετά την απορρόφηση του φωτονίου, και στη συνέχεια ένα από τα ηλεκτρόνια μετατρέπεται σε τροχιά υψηλότερης ενέργειας.
Η διεγερμένη χρωστική ουσία περνάει την ενέργεια τους στη γειτονική χρωστική από τη μεταφορά ενέργειας συντονισμού, και αυτό είναι οι άμεσες ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Περαιτέρω, με τη σειρά του, η γειτονική ενέργεια μεταφοράς πηγμέντου σε χρωστική ουσία και η διαδικασία επαναλαμβάνεται πολλές φορές. Μαζί αυτά τα μόρια χρωστικής συλλέγουν την ενέργεια τους και περνούν προς το κεντρικό τμήμα του φωτοσυστήματος που είναι γνωστό ως κέντρο αντίδρασης.
Αν και τα δύο φωτοσυστήματα στις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως πήραν το όνομά τους στη σειρά, ανακαλύφθηκαν, αλλά το φωτοσύστημα II (PS II) έρχεται πρώτο στη διαδρομή της ροής ηλεκτρονίων και στη συνέχεια στο φωτοσύστημα I (PSI). Σε αυτό το περιεχόμενο, θα διερευνήσουμε τη διαφορά μεταξύ των δύο τύπων συστημάτων pf και μια σύντομη περιγραφή αυτών.
Συγκριτικό διάγραμμα
| Βάση σύγκρισης | Φωτοσυστήματος I (PS I) | Φωτογραφικό σύστημα II (PS II) |
|---|---|---|
| Εννοια | Το σύστημα I ή PS I χρησιμοποιεί ενέργεια φωτός για τη μετατροπή του NADP + σε NADPH2. Περιλαμβάνει το P700, χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές ουσίες. | Το Photosystem II ή το PS II είναι το σύμπλεγμα πρωτεϊνών που απορροφά την φωτεινή ενέργεια, που περιλαμβάνει P680, χλωροφύλλη και βοηθητικές χρωστικές και μεταφέρει ηλεκτρόνια από το νερό στην πλακοκινόνη και έτσι λειτουργεί στην αποσύνθεση μορίων νερού και παράγει πρωτόνια (Η +) και 02. |
| Τοποθεσία | Βρίσκεται στην εξωτερική επιφάνεια της θυλακοειδούς μεμβράνης. | Βρίσκεται στην εσωτερική επιφάνεια της θυλακοειδούς μεμβράνης. |
| Φωτοαντιγραφικό κέντρο ή κέντρο αντίδρασης | Το P700 είναι το κέντρο φωτογραφιών. | Το P680 είναι το κέντρο φωτογραφιών. |
| Απορροφητικό μήκος κύματος | Οι χρωστικές στο φωτοσύστημα 1 απορροφούν μακρύτερα μήκη κύματος φωτός τα οποία είναι 700 nm (P700). | Οι χρωστικές στο φωτοσύστημα2 απορροφούν βραχύτερα μήκη κύματος φωτός που είναι 680 nm (P680). |
| Φωτοφωσφορυλίωση | Αυτό το σύστημα εμπλέκεται τόσο στην κυκλική όσο και στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. | Αυτό το σύστημα εμπλέκεται τόσο στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση. |
| Φωτόλυση | Δεν παρατηρείται φωτόλυση. | Η φωτόλυση λαμβάνει χώρα σε αυτό το σύστημα. |
| Χρωστικές ουσίες | Το σύστημα Photosystem I ή PS 1 περιέχει χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700, χλωροφύλλη Β και καροτενοειδή. | Το Photosystem II ή το PS 2 περιέχει χλωροφύλλη Α-660, χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700, χλωροφύλλη Β, ξανθοφύλλη και φυκοβιλίνες. |
| Η αναλογία των χρωμοφιλικών καροτενοειδών χρωστικών | 20-30: 1. | 3-7: 1. |
| Λειτουργία | Η κύρια λειτουργία του φωτοσυστήματος Ι είναι η σύνθεση NADPH, όπου λαμβάνει τα ηλεκτρόνια από το PS II. | Η πρωταρχική λειτουργία του φωτοσυστήματος II είναι στην υδρόλυση του νερού και της σύνθεσης ATP. |
| Σύνθεση πυρήνα | Το PSI αποτελείται από δύο υπομονάδες οι οποίες είναι psaA και psaB. | Το PS II αποτελείται από δύο υπομονάδες που αποτελούνται από D1 και D2. |
Ορισμός του Συστήματος Photosystem I
Το σύστημα εικόνας I ή PSI βρίσκεται στη μεμβράνη θυλακοειδούς και είναι ένα πολυπεπτίδιο πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που βρίσκεται στα πράσινα φυτά και τα άλγη. Το πρώτο αρχικό βήμα της παγίδευσης της ηλιακής ενέργειας και η μετατροπή της στη συνέχεια με μεταφορά ηλεκτρονίων με φωτισμό. Το PS I είναι το σύστημα όπου η χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές συλλέγονται και απορροφούν το μήκος κύματος του φωτός στα 700nm. Πρόκειται για τη σειρά αντίδρασης και το κέντρο αντίδρασης αποτελείται από χλωροφύλλη a-700, με τις δύο υπομονάδες δηλαδή psaA και psaB.
Οι υπομονάδες του PSI είναι μεγαλύτερες από τις υπομονάδες PS II. Το σύστημα αυτό επίσης αποτελείται από χλωροφύλλη α-670, χλωροφύλλη α-680, χλωροφύλλη α-695, χλωροφύλλη b και καροτενοειδή. Τα απορροφούμενα φωτόνια μεταφέρονται στο κέντρο αντίδρασης με τη βοήθεια των βοηθητικών χρωστικών ουσιών. Τα φωτόνια απελευθερώνονται περαιτέρω από το κέντρο αντίδρασης ως ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας, που υφίστανται μια σειρά φορέων ηλεκτρονίων και τελικά χρησιμοποιούνται από την αναγωγάση NADP +. Το NADPH παράγεται μέσω ενζύμου ρεδουκτάσης NADP + από τέτοια ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Το NADPH χρησιμοποιείται στον κύκλο Calvin.
Ως εκ τούτου, ο κύριος στόχος του ολοκληρωμένου μεμβρανικού πρωτεϊνικού συμπλόκου που χρησιμοποιεί ενέργεια φωτός για την παραγωγή ΑΤΡ και NADPH. Το σύστημα εικόνας Ι είναι επίσης γνωστό ως οξειδορεδουκτάση πλαστοκυανίνης-φερρεδοξίνης.
Ορισμός του Photosystem II
Το Photosystem II ή το PS II είναι το σύμπλοκο μεμβράνης που είναι ενσωματωμένο σε πρωτεΐνες, αποτελούμενο από περισσότερες από 20 υπομονάδες και περίπου 100 συμπαράγοντες. Το φως απορροφάται από τις χρωστικές όπως τα καροτενοειδή, η χλωροφύλλη και η φυκοβιλίνη στην περιοχή που είναι γνωστή ως κεραίες και περαιτέρω αυτή η διεγερμένη ενέργεια μεταφέρεται στο κέντρο αντίδρασης. Το κύριο συστατικό είναι οι περιφερειακές κεραίες που εμπλέκονται στο απορροφητικό φως μαζί με τη χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές ουσίες. Αυτή η αντίδραση γίνεται στο σύμπλεγμα πυρήνα το οποίο είναι η θέση για τις αρχικές αλυσιδωτές αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το PS II απορροφά το φως στα 680 nm και εισέρχεται σε κατάσταση υψηλής ενέργειας. Το P680 δίνει ένα ηλεκτρόνιο και μεταφέρεται στη φαιοφυτίνη, η οποία είναι ο δέκτης πρωτεύοντος ηλεκτρονίου. Μόλις το P680 χάσει ένα ηλεκτρόνιο και κερδίσει θετική φόρτιση, χρειάζεται ένα ηλεκτρόνιο για αναπλήρωση το οποίο εκπληρώνεται από τον διαχωρισμό μορίων νερού.
Η οξείδωση του νερού συμβαίνει στο κέντρο του μαγγανίου ή στο σύμπλεγμα Mn4OxCa . Το κέντρο μαγγανίου οξειδώνει δύο μόρια ταυτόχρονα, εξάγοντας τέσσερα ηλεκτρόνια και έτσι παράγει ένα μόριο 02 και απελευθερώνει τέσσερα ιόντα Η +.
Υπάρχει ο διάφορος αντιφατικός μηχανισμός της παραπάνω διαδικασίας στο PS II, αν και τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια που εξάγονται από το νερό χρησιμοποιούνται για να μειώσουν την NADP + και την παραγωγή ΑΤΡ. Το σύστημα εικόνας II είναι επίσης γνωστό ως οξειδορεδουκτάση νερού-πλαστοκινόνης και λέγεται ως το πρώτο σύμπλεγμα πρωτεϊνών στην αντίδραση του φωτός.
Βασικές διαφορές μεταξύ του Συστήματος Photosystem I και του Συστήματος Photosystem II
Δεδομένων των σημείων θα παρουσιαστεί η παραλλαγή μεταξύ του φωτοσυστήματος I και του συστήματος φωτοσυστήματος II:
- Τα συστήματα I ή PS I και το σύστημα II ή PS II είναι το σύμπλεγμα με μεσολάβηση πρωτεϊνών και ο κύριος στόχος είναι η παραγωγή ενέργειας (ATP και NADPH2), που χρησιμοποιείται στον κύκλο Calvin. Το PSI χρησιμοποιεί ενέργεια φωτός για να μετατρέψει το NADP + σε NADPH2. Περιλαμβάνει τα P700, χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές, ενώ το PS II είναι το σύμπλεγμα που απορροφά την φωτεινή ενέργεια, που περιλαμβάνει P680, χλωροφύλλη και βοηθητικές χρωστικές ουσίες και μεταφέρει ηλεκτρόνια από νερό σε πλακοκινόνη και έτσι δουλεύει σε διαχωρισμό μορίων νερού και παράγει πρωτόνια O2.
- Το σύστημα εικόνας Ι βρίσκεται στην εξωτερική επιφάνεια της θυλακοειδούς μεμβράνης και δεσμεύεται στο ειδικό κέντρο αντίδρασης γνωστό ως P700, ενώ το PS II βρίσκεται στην εσωτερική επιφάνεια της θυλακοειδούς μεμβράνης και το κέντρο αντίδρασης είναι γνωστό ως P680.
- Οι χρωστικές στο φωτοσύστημα 1 απορροφούν μακρύτερα μήκη κύματος φωτός που είναι 700 nm (P700), από την άλλη πλευρά, οι χρωστικές στο φωτοσύστημα2 απορροφούν βραχύτερα μήκη κύματος φωτός που είναι 680 nm (P680).
- Η φωτοφωσφορυλίωση στο PS Ι εμπλέκεται τόσο στην κυκλική όσο και στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση, και το PS II εμπλέκεται τόσο στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.
- Δεν υπάρχει φωτόλυση στο PS I, αν και συμβαίνει το φωτοσύστημα II.
- Το Photosystem I ή PS I περιέχει χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700, χλωροφύλλη Β και καροτενοειδή σε αναλογία 20-30: 1, ενώ στο Photosystem II ή PS 2 περιέχει χλωροφύλλη Α-660, χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700, χλωροφύλλη Β, ξανθοφύλλες και φυκοκολίνες σε αναλογία 3-7: 1.
- Η πρωταρχική λειτουργία του φωτοσυστήματος Ι στη σύνθεση NADPH, όπου λαμβάνει τα ηλεκτρόνια από το PS II, και το φωτοσύστημα II είναι στην υδρόλυση της σύνθεσης νερού και ATP.
- Η σύνθεση πυρήνα στο PSI αποτελείται από δύο υπομονάδες οι οποίες είναι psaA και psaB και το PS II αποτελείται από δύο υπομονάδες που αποτελούνται από D1 και D2.
συμπέρασμα
Έτσι μπορούμε να πούμε ότι στα φυτά η φωτοσύνθεση περιλαμβάνει δύο διαδικασίες. τις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως και την αντίδραση αφομοίωσης άνθρακα που είναι παραπλανητικά γνωστή και ως σκοτεινές αντιδράσεις. Στις αντιδράσεις φωτός, οι φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες και η χλωροφύλλη απορροφούν το φως και μετατρέπονται σε ΑΤΡ και NADPH (ενέργεια).
