FOTOSYSTEMER: KOMPONENTER, DRIFT OG TYPER - BIOLOGI - 2026

De photo er funksjonelle enheter av fotosynteseprosessen. De er definert av deres tilknytningsformer og spesielle organisering av fotosyntetiske pigmenter og proteinkomplekser som er i stand til å absorbere og transformere lysenergi, i en prosess som involverer overføring av elektroner.

To typer fotosystemer er kjent, kalt fotosystemer I og II på grunn av rekkefølgen de ble oppdaget. Fotosystem I har veldig høye mengder klorofyll sammenlignet med mengden klorofyll b, mens fotosystem II har veldig like mengder av begge fotosyntetiske pigmenter.

Fotosystem I diagram. Tatt og redigert fra: Pisum.

Fotosystemer er lokalisert i thylakoidmembranene til fotosyntetiske organismer som planter og alger. De kan også finnes i cyanobakterier.

kloroplaster

Kloroplastene er sfæriske eller langstrakte organeller med en diameter på omtrent 5 um som inneholder fotosyntetiske pigmenter. Inni i den forekommer fotosyntesen i planteceller.

De er omgitt av to ytre membraner, og inne i dem inneholder de sac-lignende strukturer, også omgitt av to membraner, kalt thylakoider.

Thylakoidene er stablet og danner en gruppe som får navnet grana, mens væsken som omgir thylakoidene kalles stroma. I tillegg er thylakoidene omgitt av en membran som kalles lumen som avgrenser intrathylakoidrommet.

Konvertering av lysenergi til kjemisk energi under fotosyntesen skjer i membranene til thylakoider. På den annen side skjer produksjon og lagring av karbohydrater som et resultat av fotosyntesen i strommene.

Fotosyntetiske pigmenter

De er proteiner som kan absorbere lysenergi for å bruke den under den fotosyntetiske prosessen, de er helt eller delvis bundet til thylakoidmembranen. Pigmentet som er direkte involvert i lysreaksjonene ved fotosyntese er klorofyll.

Det er to hovedtyper av klorofyll i planter, kalt klorofyll a og b. I noen alger kan det imidlertid være andre klorofylltyper som c og d, og sistnevnte finnes bare i noen røde alger.

Det er andre fotosyntetiske pigmenter som karotener og xantofyller som til sammen utgjør karotenoider. Disse pigmentene er isoprenoider generelt sammensatt av førti karbonatomer. Karotener er ikke-oksygenerte karoteinoider, mens xantofyller er oksygenrike pigmenter.

Hos planter er bare klorofyll a direkte involvert i lysreaksjoner. De resterende pigmentene tar ikke direkte opp lysenergi, men fungerer som tilbehørspigmenter ved å overføre energien fanget fra lys til klorofyll a. På denne måten blir det fanget mer energi enn klorofylen alene kunne fange opp.

Fotosyntese

Fotosyntese er en biologisk prosess som lar planter, alger og noen bakterier dra nytte av energien som kommer fra sollys. Gjennom denne prosessen bruker planter lysenergi for å transformere atmosfærisk karbondioksid og vann oppnådd fra jorda, til glukose og oksygen.

Lys forårsaker en kompleks serie med oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner som gjør det mulig å transformere lysenergi til kjemisk energi som er nødvendig for å fullføre fotosynteseprosessen. Fotosystemer er de funksjonelle enhetene i denne prosessen.

Komponenter av fotosystemer

Antennekompleks

Det består av et stort antall pigmenter, inkludert hundrevis av klorofyllmolekyler og enda større mengder tilbehørspigmenter, så vel som phycobilins. Den komplekse antennen lar en stor mengde energi tas opp.

Den fungerer som en trakt eller som en antenne (derav navnet) som fanger opp energien fra solen og transformerer den til kjemisk energi, som overføres til reaksjonssenteret.

Takket være overføring av energi, får klorofylen et molekyl i reaksjonssenteret mye mer lysenergi enn det ville ha skaffet seg på egen hånd. Hvis klorofyllmolekylet mottar for mye lys, kan det fotoksyre og planten ville dø.

Reaksjonssenter

Det er et kompleks som består av klorofyll, et molekyl, et molekyl kjent som en primær elektronreseptor, og en rekke proteinsubenheter som omgir dem.

fungerende

Generelt mottar ikke klorofyllmolekylet som er tilstede i reaksjonssenteret, og som initierer lysreaksjonene ved fotosyntesen, fotoner direkte. Tilbehørspigmentene, så vel som en del klorofyll, et molekyler som finnes i antennekomplekset, mottar lysenergien, men bruker den ikke direkte.

Denne energien som absorberes av antennekomplekset overføres til klorofyll a i reaksjonssenteret. Hver gang en klorofyll et molekyl aktiveres, frigjør det et energidrevet elektron som deretter blir absorbert av den primære elektronreseptoren.

Som en konsekvens blir den primære akseptoren redusert, mens klorofyll a gjenvinner sitt elektron takket være vann, som fungerer som den endelige elektronfrigjøreren og oksygen oppnås som et biprodukt.

typer

Fotosystem I

Den finnes på den ytre overflaten av thylakoidmembranen og har en lav mengde klorofyll b, i tillegg til klorofyll a og karotenoider.

Klorofyll a i reaksjonssenteret absorberer bedre bølgelengder på 700 nanometer (nm), og det er derfor det kalles P700 (pigment 700).

I fotosystem I fungerer en gruppe proteiner fra ferrodoksin-gruppen - jernsulfid - som endelige elektronakseptorer.

Fotosystem II

Den virker først i prosessen med å transformere lys til fotosyntese, men det ble oppdaget etter det første fotosystemet. Den finnes på den indre overflaten av thylakoidmembranen og har en høyere mengde klorofyll b enn fotosystem I. Den inneholder også klorofyll a, phycobilins og xanthophylls.

I dette tilfellet absorberer klorofylen a i reaksjonssenteret bedre bølgelengden på 680 nm (P680) og ikke 700 nm bølgelengde som i forrige tilfelle. Den endelige elektronakseptoren i dette fotosystemet er en kinon.

Fotosystem II-diagram. Tatt og redigert fra: Originalverk var av Kaidor. .

Forholdet mellom fotosystemer I og II

Den fotosyntetiske prosessen krever begge fotosystemer. Det første fotosystemet som virker, er II, som absorberer lys, og elektronene i klorofylen i reaksjonssenteret blir begeistret og de primære elektronakseptorene fanger dem.

Elektroner begeistret av lys reiser til fotosystem I gjennom en elektrontransportkjede lokalisert i thylakoidmembranen. Denne forskyvningen forårsaker et energidfall som tillater transport av hydrogenioner (H +) gjennom membranen, mot lumen til tylakoiden.

Transporten av hydrogenioner gir en energidifferens mellom lumenområdet til thylakoiden og kloroplaststroma, som tjener til å generere ATP.

Klorofyllen i reaksjonssenteret til fotosystem I mottar elektronet som kommer fra fotosystem II. Elektronet kan fortsette i en syklisk elektrontransport rundt fotosystem I, eller brukes til å danne NADPH, som deretter blir transportert til Calvin-syklusen.

referanser

1. MW Nabors (2004). Introduksjon til botanikk. Pearson Education, Inc.
2. Photosystem. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
3. Fotosystem I, i Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
4. Fotosyntese - Fotosystemer I og II. Gjenopprettet fra britannica.com.
5. B. Andersson & LG Franzen (1992). Fotosystemene til oksygenisk fotosyntese. I: L. Ernster (red.). Molekylære mekanismer i bioenergetikk. Elvieser Science Forlag.
6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Kapittel 3 - Fotosyntese. Etterhøstingsfysiologi og biokjemi av frukt og grønnsaker.