Divi galvenie vairāku apakšvienību membrānu olbaltumvielu kompleksi atšķiras pēc absorbējošā viļņa garuma, kur fotosistēma I vai PS 1 absorbē garāku gaismas viļņa garumu, kas ir 700 nm, bet fotosistēma II vai PS 2 absorbē īsāku gaismas viļņa garumu 680 nm .
Otrkārt, katru fotosistēmu pēc elektronu zaudēšanas papildina elektroni, bet avoti ir atšķirīgi, kur PS II iegūst elektronus no ūdens, bet PS I iegūst elektronus no PS II caur elektronu transportēšanas ķēdi.
Fotosistēmas ir iesaistītas fotosintēzē, un tās ir atrodamas aļģu, zilaļģu baktēriju un galvenokārt augos. Mēs visi zinām, ka augi un citi fotosintētiskie organismi savāc saules enerģiju, ko atbalsta lapās esošās gaismu absorbējošās pigmenta molekulas.
Lapās absorbētā saules enerģija vai gaismas enerģija tiek pārveidota par ķīmisko enerģiju pirmajā fotosintēzes posmā. Šajā procesā notiek virkne ķīmisku reakciju, ko sauc par reakcijām, kas atkarīgas no gaismas.
Hloroplastu vairogdziedzera membrānās ir tādi fotosintētiski pigmenti kā hlorofils a, hlorofils b un karotinoīdi. Fotosistēma veido gaismas novākšanas kompleksus, kas sastāv no 300–400 hlorofiliem, olbaltumvielām un citiem pigmentiem. Pēc fotona absorbcijas šie pigmenti uzbudinās, un pēc tam viens no elektroniem tiek pārslēgts uz orbitāli ar augstāku enerģiju.
Uzbudinātais pigments nodod savu enerģiju blakus esošajam pigmentam ar rezonanses enerģijas pārnesi, un tā ir tieša elektromagnētiskā mijiedarbība. Tālāk, savukārt, blakus esošais pigments pārnes enerģiju uz pigmentu, un process tiek atkārtots vairākas reizes. Kopā šīs pigmenta molekulas savāc savu enerģiju un virzās uz fotosistēmas centrālo daļu, kas pazīstama kā reakcijas centrs.
Lai arī abas no gaismas atkarīgajās reakcijās esošās fotosistēmas ieguva savu nosaukumu virknē, tās tika atklātas, taču vispirms elektronu plūsmas ceļā nonāk fotosistēma II (PS II) un pēc tam - fotosistēma I (PSI). Šajā saturā mēs izpētīsim atšķirību starp diviem pf fotosistēmas veidiem un īsu to aprakstu.
Salīdzināšanas tabula
| Salīdzināšanas pamats | I fotosistēma (PS I) | II fotosistēma (PS II) |
|---|---|---|
| Nozīme | I vai PS I fotosistēma izmanto gaismas enerģiju, lai pārveidotu NADP + par NADPH2. Tas ietver P700, hlorofilu un citus pigmentus. | II fotosistēma jeb PS II ir olbaltumvielu komplekss, kas absorbē gaismas enerģiju, iesaistot P680, hlorofilu un papildu pigmentus, kā arī pārnes elektronus no ūdens uz plastohinonu un tādējādi darbojas ūdens molekulu disociācijā un rada protonus (H +) un O2. |
| Atrašanās vieta | Tas atrodas uz vairogdziedzera membrānas ārējās virsmas. | Tas atrodas uz vairogdziedzera membrānas iekšējās virsmas. |
| Fotocentrs vai reakcijas centrs | P700 ir foto centrs. | P680 ir foto centrs. |
| Absorbējošais viļņa garums | Pigmenti 1. fotosistēmā absorbē garākus gaismas viļņu garumus, kas ir 700 nm (P700). | Pigmenti fotosistēmā2 absorbē īsākus gaismas viļņu garumus, kas ir 680 nm (P680). |
| Fotofosforilēšana | Šī sistēma ir iesaistīta gan cikliskajā, gan arī cikliskajā fotofosforilēšanā. | Šī sistēma ir iesaistīta gan cikliskajā fotofosforilēšanā. |
| Fotolīze | Fotolīze nenotiek. | Šajā sistēmā notiek fotolīze. |
| Pigmenti | I fotosistēma I vai PS 1 satur hlorofilu A-670, hlorofilu A-680, hlorofilu A-695, hlorofilu A-700, hlorofilu B un karotinoīdus. | Photosystem II vai PS 2 satur hlorofilu A-660, hlorofilu A-670, hlorofilu A-680, hlorofilu A-695, hlorofilu A-700, hlorofilu B, ksantofilus un fikobilīnus. |
| Hlorofila karotinoīdu pigmentu attiecība | 20-30: 1. | 3-7: 1. |
| Funkcija | I fotosistēmas galvenā funkcija ir NADPH sintēzē, kur tā saņem elektronus no PS II. | II fotosistēmas galvenā funkcija ir ūdens hidrolīze un ATP sintēze. |
| Pamatsastāvs | PSI veido divas apakšvienības, kas ir psaA un psaB. | PS II veido divas apakšvienības, kas sastāv no D1 un D2. |
I fotosistēmas definīcija
I tipa fotosistēma jeb PSI atrodas vairogdziedzera membrānā un ir daudzvienību proteīnu komplekss, kas atrodams zaļajos augos un aļģēs. Pirmais solis saules enerģijas ieslodzīšanai un pēc tam pārveidošana ar gaismas vadītu elektronu transportu. PS I ir sistēma, kurā hlorofils un citi pigmenti tiek savākti un absorbē gaismas viļņa garumu 700 nm attālumā. Tā ir reakciju virkne, un reakcijas centru veido hlorofils a-700, ar divām apakšvienībām - psaA un psaB.
PSI apakšvienības ir lielākas nekā PS II apakšvienības. Šī sistēma sastāv arī no hlorofila a-670, hlorofila a-680, hlorofila a-695, hlorofila b un karotinoīdiem. Absorbētie fotoni ar papildu pigmentu palīdzību tiek nogādāti reakcijas centrā. Fotonus tālāk atbrīvo reakcijas centrs kā augstas enerģijas elektronus, kas iziet virkni elektronu nesēju un galu galā izmanto NADP + reduktāzi. NADPH tiek ražots caur NADP + reduktāzes enzīmu no tik augstas enerģijas elektroniem. NADPH tiek izmantots Kalvina ciklā.
Tāpēc integrālā membrānas olbaltumvielu kompleksa, kas ATP un NADPH ražošanai izmanto gaismas enerģiju, galvenais mērķis. I fotosistēma ir pazīstama arī kā platocianīna-ferredoksīna oksidoreduktāze.
II fotosistēmas definīcija
II fotosistēma jeb PS II ir membrānā iestrādāts olbaltumvielu komplekss, kas sastāv no vairāk nekā 20 apakšvienībām un aptuveni 100 kofaktoriem. Gaismu absorbē tādi pigmenti kā karotinoīdi, hlorofils un fikobilīns reģionā, kas pazīstams kā antenas, un tālāk šī satrauktā enerģija tiek nodota reakcijas centrā. Galvenā sastāvdaļa ir perifērijas antenas, kas kopā ar hlorofilu un citiem pigmentiem ir iesaistītas gaismas absorbēšanā. Šī reakcija tiek veikta pamatkompleksā, kas ir vieta sākotnējām elektronu pārneses ķēdes reakcijām.
Kā jau iepriekš tika runāts, PS II absorbē gaismu pie 680 nm un nonāk augstas enerģijas stāvoklī. P680 ziedo elektronu un pāriet uz pheophytin, kas ir primārais elektronu akceptors. Tiklīdz P680 zaudē elektronu un iegūst pozitīvu lādiņu, tam ir nepieciešams elektrons papildināšanai, kas tiek veikts, sadalot ūdens molekulas.
Ūdens oksidēšana notiek mangāna centrā vai Mn4OxCa klasterī. Mangāna centrs oksidē divas molekulas uzreiz, izdalot četrus elektronus un tādējādi iegūstot O2 molekulu un atbrīvojot četrus H + jonus.
PS II ir dažādi iepriekšminētā procesa pretrunīgie mehānismi, lai gan NADP + samazināšanai un ATP ražošanā tiek izmantoti no ūdens iegūtie protoni un elektroni. II fotosistēma ir pazīstama arī kā ūdens-plastohinona oksidoreduktāze, un to sauc par pirmo olbaltumvielu kompleksu gaismas reakcijā.
Galvenās atšķirības starp I un II Sistēmu
Dotie punkti parādīs atšķirības starp I un II fotosistēmu:
- Photosystem I vai PS I un Photosystem II vai PS II ir ar olbaltumvielām saistīts komplekss, un galvenais mērķis ir enerģijas iegūšana (ATP un NADPH2), kas tiek izmantota Kalvina ciklā, PSI izmanto gaismas enerģiju, lai pārveidotu NADP + par NADPH2. Tas ietver P700, hlorofilu un citus pigmentus, savukārt PS II ir komplekss, kas absorbē gaismas enerģiju, iesaistot P680, hlorofilu un papildpigmentus, un pārnes elektronus no ūdens uz plastohinonu un tādējādi darbojas ūdens molekulu disociācijā un rada protonus (H +) un O2.
- I fotosistēma atrodas uz vairogdziedzera membrānas ārējās virsmas un ir piesaistīta īpašajam reakcijas centram, kas pazīstams kā P700, turpretim PS II atrodas uz vairogdziedzera membrānas iekšējās virsmas, un reakcijas centrs ir pazīstams kā P680.
- Pigmenti 1. fotosistēmā absorbē garākus gaismas viļņu garumus, kas ir 700 nm (P700), no otras puses, pigmenti fotosistēmā 2 absorbē īsākus gaismas viļņu garumus, kas ir 680 nm (P680).
- Fotofosforilēšana PS I ir iesaistīta gan cikliskajā, gan arī cikliskajā fotofosforilēšanā, un PS II ir iesaistīta gan cikliskajā fotofosforilēšanā.
- PS I fotolīze nenotiek, lai gan tā notiek II fotosistēmā.
- I vai PS I satur hlorofilu A-670, hlorofilu A-680, hlorofilu A-695, hlorofilu A-700, hlorofilu B un karotinoīdus attiecībās 20-30: 1, turpretī Photosystem II vai PS 2 satur hlorofilu A-660, hlorofils A-670, hlorofils A-680, hlorofils A-695, hlorofils A-700, hlorofils B, ksantofīli un fikobilīni proporcijā 3-7: 1.
- I fotosistēmas galvenā funkcija NADPH sintēzē, kur tā saņem elektronus no PS II, bet II fotosistēma ir ūdens un ATP sintēzes hidrolīzē.
- Pamatsastāvs PSI sastāv no divām apakšvienībām, kas ir psaA un psaB, un PS II veido divas apakšvienības, kas sastāv no D1 un D2.
Secinājums
Tātad mēs varam teikt, ka augos fotosintēze ietver divus procesus; no gaismas atkarīgās reakcijas un oglekļa asimilācijas reakcija, kas maldinoši tiek dēvēta arī par tumšajām reakcijām. Gaismas reakcijās fotosintētiskie pigmenti un hlorofils absorbē gaismu un pārvēršas ATP un NADPH (enerģijā).
