Dva hlavné multi-podjednotkové membránové proteínové komplexy sa líšia svojou absorpčnou vlnovou dĺžkou, kde fotosystém I alebo PS 1 absorbuje dlhšiu vlnovú dĺžku svetla, ktorá je 700 nm, zatiaľ čo fotosystém II alebo PS2 absorbuje kratšiu vlnovú dĺžku svetla 680 nm .
Po druhé, každý fotosystém je doplnený elektrónmi po strate elektrónu, ale zdroje sú rôzne, keď PS II získava elektróny z vody, zatiaľ čo PS I získava elektróny z PS II prostredníctvom transportného reťazca elektrónov.
Fotosystémy sa podieľajú na fotosyntéze a nachádzajú sa v tylakoidných membránach rias, siníc a hlavne v rastlinách. Všetci vieme, že rastliny a iné fotosyntetické organizmy zhromažďujú slnečnú energiu, ktorá je podporovaná molekulami pigmentu absorbujúcimi svetlo prítomnými v listoch.
Absorbovaná slnečná energia alebo svetelná energia v listoch sa konvertuje na chemickú energiu v prvej fáze fotosyntézy. Tento proces prechádza radom chemických reakcií známych ako reakcie závislé od svetla.
Fotosyntetické pigmenty ako chlorofyl a, chlorofyl b a karotenoidy sú prítomné v tylakoidných membránach chloroplastu. Fotosystém predstavuje komplexy zachytávajúce svetlo, ktoré obsahuje 300 - 400 chlorofylov, proteínov a ďalších pigmentov. Tieto pigmenty sa po absorpcii fotónu vzrušia a potom sa jeden z elektrónov zmení na orbitál s vyššou energiou.
Vzrušený pigment odovzdáva svoju energiu susednému pigmentu pomocou prenosu rezonančnej energie, a to sú priame elektromagnetické interakcie. Ďalej, susedný pigment prenáša energiu na pigment a proces sa opakuje viackrát. Spoločne tieto molekuly pigmentu zhromažďujú svoju energiu a prechádzajú do centrálnej časti fotosystému známeho ako reakčné centrum.
Hoci tieto dva fotosystémy v reakciách závislých od svetla dostali svoje meno v sérii, boli objavené, ale fotosystém II (PS II) je na prvom mieste v toku elektrónov a potom fotosystém I (PSI). V tomto obsahu sa budeme zaoberať rozdielom medzi týmito dvoma typmi systémov fotosystému a ich krátkym popisom.
Porovnávacia tabuľka
| Základ pre porovnanie | Fotosystém I (PS I) | Fotosystém II (PS II) |
|---|---|---|
| zmysel | Fotosystém I alebo PS I využíva svetelnú energiu na konverziu NADP + na NADPH2. Zahŕňa P700, chlorofyl a ďalšie pigmenty. | Fotosystém II alebo PS II je proteínový komplex, ktorý absorbuje svetelnú energiu, zahrňuje P680, chlorofyl a pomocné pigmenty a prenáša elektróny z vody na plastochinón, a tak pracuje pri disociácii molekúl vody a vytvára protóny (H +) a O2. |
| umiestnenia | Nachádza sa na vonkajšom povrchu tylakoidnej membrány. | Nachádza sa na vnútornom povrchu tylakoidnej membrány. |
| Fotocentrum alebo reakčné centrum | P700 je fotografické centrum. | P680 je fotografické centrum. |
| Absorpčná vlnová dĺžka | Pigmenty vo fotosystéme 1 absorbujú dlhšie vlnové dĺžky svetla, ktoré sú 700 nm (P700). | Pigmenty vo fotosystéme2 absorbujú kratšie vlnové dĺžky svetla, ktoré sú 680 nm (P680). |
| fotofosforylace | Tento systém sa podieľa na cyklickej, ako aj necyklickej fotofosforylácii. | Tento systém je zapojený do cyklickej fotofosforylácie. |
| fotolýza | Nedochádza k žiadnej fotolýze. | V tomto systéme dochádza k fotolýze. |
| pigmenty | Fotosystém I alebo PS 1 obsahuje chlorofyl A-670, chlorofyl A-680, chlorofyl A-695, chlorofyl A-700, chlorofyl B a karotenoidy. | Fotosystém II alebo PS 2 obsahuje chlorofyl A-660, chlorofyl A-670, chlorofyl A-680, chlorofyl A-695, chlorofyl A-700, chlorofyl B, xantofyly a fycobilíny. |
| Pomer chlorofylových karotenoidových pigmentov | 20-30: 1. | 3-7: 1. |
| funkcie | Primárnou funkciou fotosystému I je syntéza NADPH, kde prijíma elektróny z PS II. | Primárnou funkciou fotosystému II je hydrolýza vody a syntéza ATP. |
| Základné zloženie | PSI sa skladá z dvoch podjednotiek, ktoré sú psaA a psaB. | PS II sa skladá z dvoch podjednotiek zložených z D1 a D2. |
Definícia fotosystému I
Fotosystém I alebo PSI sa nachádza v tylakoidnej membráne a je proteínovým komplexom s viacerými podjednotkami, ktorý sa nachádza v zelených rastlinách a riasach. Prvý počiatočný krok zachytenia slnečnej energie a následná premena svetelným prenosom elektrónov. PS I je systém, v ktorom sa zhromažďujú chlorofyl a ďalšie pigmenty a absorbujú vlnovú dĺžku svetla pri 700 nm. Je to séria reakcií a reakčné centrum sa skladá z chlorofylu a-700, s dvoma podjednotkami, konkrétne PesA a PesB.
Podjednotky PSI sú väčšie ako podjednotky PS II. Tento systém tiež pozostáva z chlorofylu a-670, chlorofylu a-680, chlorofylu a-695, chlorofylu b a karotenoidov. Absorbované fotóny sú vedené do reakčného centra pomocou pomocných pigmentov. Fotóny sa ďalej uvoľňujú reakčným centrom ako elektróny s vysokou energiou, ktoré prechádzajú radom elektrónových nosičov a nakoniec ich používa NADP + reduktáza. NADPH je produkovaný prostredníctvom enzýmu NADP + reduktázy z takýchto elektrónov s vysokou energiou. NADPH sa používa v Calvinovom cykle.
Preto je hlavným cieľom integrálneho membránového proteínového komplexu, ktorý využíva svetelnú energiu na výrobu ATP a NADPH. Fotosystém I je známy aj ako plastocyanín-ferredoxín-oxidoreduktáza.
Definícia fotosystému II
Fotosystém II alebo PS II je komplex proteínov zabudovaných do membrány, ktorý pozostáva z viac ako 20 podjednotiek a približne 100 kofaktorov. Svetlo je absorbované pigmentmi, ako sú karotenoidy, chlorofyl a fykobilín v oblasti známej ako antény a táto excitovaná energia sa ďalej prenáša do reakčného centra. Hlavnou zložkou sú periférne antény, ktoré sú zapojené do absorbujúceho svetla spolu s chlorofylom a inými pigmentmi. Táto reakcia sa uskutočňuje v komplexe jadra, ktorý je miestom počiatočných reakcií elektrónového prenosového reťazca.
Ako už bolo uvedené vyššie, PS II absorbuje svetlo pri 680 nm a vstupuje do vysokoenergetického stavu. P680 daruje elektrón a prenáša sa na feofytín, ktorý je primárnym akceptorom elektrónov. Len čo P680 stratí elektrón a získa kladný náboj, potrebuje na doplnenie elektrón, ktorý sa dosiahne rozdelením molekúl vody.
K oxidácii vody dochádza v centre mangánu alebo v klastri Mn4OxCa . Centrum mangánu oxiduje dve molekuly naraz, extrahuje štyri elektróny, a tak vytvára molekulu O2 a uvoľňuje štyri ióny H +.
V PS II existujú rôzne protichodné mechanizmy vyššie uvedeného procesu, hoci protóny a elektróny extrahované z vody sa používajú na zníženie NADP + a na výrobu ATP. Fotosystém II je známy aj ako voda-plastochinón-oxidoreduktáza a vo svetelnej reakcii sa uvádza ako prvý proteínový komplex.
Kľúčové rozdiely medzi fotosystémom I a fotosystémom II
Dané body ukážu rozdiely medzi fotosystémom I a fotosystémom II:
- Fotosystém I alebo PS I a Fotosystém II alebo PS II sú proteínom sprostredkovaný komplex a hlavným cieľom je produkovať energiu (ATP a NADPH2), ktorá sa používa v Calvinovom cykle, PSI využíva svetelnú energiu na konverziu NADP + na NADPH2. Zahŕňa P700, chlorofyl a ďalšie pigmenty, zatiaľ čo PS II je komplex, ktorý absorbuje svetelnú energiu, zahŕňa P680, chlorofyl a pomocné pigmenty a prenáša elektróny z vody na plastochinón, a teda pracuje pri disociácii molekúl vody a vytvára protóny (H +) a O2.
- Fotosystém I sa nachádza na vonkajšom povrchu tylakoidnej membrány a viaže sa na špeciálne reakčné centrum známe ako P700, zatiaľ čo PS II sa nachádza na vnútornom povrchu tylakoidnej membrány a reakčné centrum sa nazýva P680.
- Pigmenty vo fotosystéme 1 absorbujú dlhšie vlnové dĺžky svetla, ktoré je 700 nm (P700), na druhej strane, pigmenty vo fotosystéme2 absorbujú kratšie vlnové dĺžky svetla, ktoré sú 680 nm (P680).
- Fotofosforylácia v PSI sa podieľa na cyklickej aj necyklickej fotofosforylácii a PS II sa podieľa na cyklickej fotofosforylácii.
- V PS I nedochádza k žiadnej fotolýze, aj keď sa to stáva fotosystém II.
- Fotosystém I alebo PS I obsahuje chlorofyl A-670, chlorofyl A-680, chlorofyl A-695, chlorofyl A-700, chlorofyl B a karotenoidy v pomere 20-30: 1, zatiaľ čo vo fotosystéme II alebo PS 2 obsahuje chlorofyl A-660, chlorofyl A-670, chlorofyl A-680, chlorofyl A-695, chlorofyl A-700, chlorofyl B, xantofyly a fycobilíny v pomere 3 až 7: 1.
- Primárna funkcia fotosystému I v syntéze NADPH, kde prijíma elektróny z PS II, a fotosystém II je v hydrolýze syntézy vody a ATP.
- Základná kompozícia v PSI sa skladá z dvoch podjednotiek, ktoré sú PesA a PesB, a PS II sa skladá z dvoch podjednotiek zložených z D1 a D2.
záver
Môžeme teda povedať, že v rastlinách fotosyntéza zahŕňa dva procesy; reakcie závislé od svetla a reakcia asimilácie uhlíka, ktorá je klamlivo známa aj ako reakcie v tme. Fotosyntetické pigmenty a chlorofyl pri svetelných reakciách absorbujú svetlo a premieňajú sa na ATP a NADPH (energia).
