Das Photosysteme Sie sind funktionale Einheiten des Photosyntheseprozesses. Sie werden durch ihre Assoziationsformen und die besondere Organisation von photosynthetischen Pigmenten und Proteinkomplexen definiert, die in der Lage sind, Lichtenergie in einem Prozess zu absorbieren und umzuwandeln, bei dem Elektronen übertragen werden..
Es sind zwei Arten von Photosystemen bekannt, die aufgrund der Reihenfolge, in der sie entdeckt wurden, als Photosysteme I und II bezeichnet werden. Photosystem I enthält sehr viel Chlorophyll zu verglichen mit der Menge an Chlorophyll b, während das Photosystem II sehr ähnliche Mengen beider photosynthetischer Pigmente aufweist.
Photosysteme befinden sich in den Thylakoidmembranen von photosynthetischen Organismen wie Pflanzen und Algen. Sie können auch in Cyanobakterien gefunden werden.
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Chloroplasten sind kugelförmige oder längliche Organellen mit einem Durchmesser von etwa 5 um, die photosynthetische Pigmente enthalten. Im Inneren findet die Photosynthese in Pflanzenzellen statt.
Sie sind von zwei äußeren Membranen umgeben und enthalten im Inneren sackartige Strukturen, die ebenfalls von zwei Membranen umgeben sind, die als Thylakoide bezeichnet werden..
Die Thylakoide sind gestapelt und bilden einen Satz, der Grana genannt wird, während die Flüssigkeit, die die Thylakoide umgibt, Stroma genannt wird. Zusätzlich sind die Thylakoide von einer Membran umgeben, die als Lumen bezeichnet wird und den intrathylakoiden Raum begrenzt..
Die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie während der Photosynthese erfolgt in den Membranen von Thylakoiden. Andererseits erfolgt die Produktion und Speicherung von Kohlenhydraten infolge der Photosynthese in den Stromas..
Sie sind Proteine, die Lichtenergie absorbieren können, um sie während des Photosyntheseprozesses zu nutzen. Sie sind ganz oder teilweise an die Thylakoidmembran gebunden. Das Pigment, das direkt an den Lichtreaktionen der Photosynthese beteiligt ist, ist Chlorophyll.
In Pflanzen gibt es zwei Haupttypen von Chlorophyll, die als Chlorophylle bezeichnet werden zu Y. b. In einigen Algen können jedoch andere Arten von Chlorophyll vorhanden sein, wie z c und der d, Letztere kommen nur in einigen Rotalgen vor.
Es gibt andere photosynthetische Pigmente wie Carotine und Xanthophylle, die zusammen Carotinoide bilden. Diese Pigmente sind Isoprenoide, die im Allgemeinen aus vierzig Kohlenstoffatomen bestehen. Carotine sind nicht sauerstoffhaltige Caroteinoide, während Xanthophylle sauerstoffhaltige Pigmente sind..
In Pflanzen nur Chlorophyll zu es ist direkt an Lichtreaktionen beteiligt. Die verbleibenden Pigmente absorbieren nicht direkt Lichtenergie, sondern wirken als Zusatzpigmente, indem sie die vom Licht aufgenommene Energie auf das Chlorophyll übertragen. zu. Auf diese Weise wird mehr Energie eingefangen, als Chlorophyll einfangen könnte. zu Von selbst.
Die Photosynthese ist ein biologischer Prozess, bei dem Pflanzen, Algen und einige Bakterien die Energie des Sonnenlichts nutzen können. Durch diesen Prozess nutzen Pflanzen Lichtenergie, um atmosphärisches Kohlendioxid und Wasser aus dem Boden in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln..
Licht verursacht eine komplexe Reihe von Oxidations- und Reduktionsreaktionen, die die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie ermöglichen, die zur Vervollständigung des Photosyntheseprozesses erforderlich ist. Photosysteme sind die funktionalen Einheiten dieses Prozesses.
Es besteht aus einer großen Anzahl von Pigmenten, einschließlich Hunderten von Chlorophyllmolekülen zu und noch größere Mengen an akzessorischen Pigmenten sowie Phycobilinen. Durch die komplexe Antenne kann eine große Energiemenge absorbiert werden.
Es funktioniert wie ein Trichter oder eine Antenne (daher der Name), die die Energie der Sonne aufnimmt und in chemische Energie umwandelt, die an das Reaktionszentrum übertragen wird..
Dank der Energieübertragung entsteht das Chlorophyllmolekül zu es erhält viel mehr Lichtenergie vom Reaktionszentrum, als es allein aufgenommen hätte. Wenn das Chlorophyllmolekül zu viel Licht erhält, könnte es photooxidieren und die Pflanze würde sterben..
Es ist ein Komplex, der von Chlorophyllmolekülen gebildet wird zu, ein Molekül, das als Primärelektronenrezeptor bekannt ist, und zahlreiche ihn umgebende Proteinuntereinheiten.
Normalerweise das Chlorophyllmolekül zu im Reaktionszentrum vorhanden und die Lichtreaktionen der Photosynthese initiierend, empfängt es keine Photonen direkt. Nebenpigmente sowie einige Chlorophyllmoleküle zu im Antennenkomplex vorhandene empfangen die Lichtenergie, verwenden sie aber nicht direkt.
Diese vom Antennenkomplex absorbierte Energie wird auf das Chlorophyll übertragen zu vom Reaktionszentrum. Jedes Mal, wenn ein Chlorophyllmolekül aktiviert wird zu, es setzt ein angeregtes Elektron frei, das dann vom Primärelektronenrezeptor absorbiert wird.
Infolgedessen wird der primäre Akzeptor reduziert, während Chlorophyll zu gewinnt sein Elektron dank Wasser zurück, das als endgültiger Elektronenfreisetzer fungiert, und Sauerstoff wird als Nebenprodukt gewonnen.
Es befindet sich auf der äußeren Oberfläche der Thylakoidmembran und hat wenig Chlorophyll b, plus Chlorophyll zu und Carotinoide.
Chlorophyll zu des Reaktionszentrums absorbiert Wellenlängen von 700 Nanometern (nm) besser, weshalb es als P700 (Pigment 700) bezeichnet wird..
Im Photosystem I fungiert eine Gruppe von Proteinen aus der Ferrodoxin-Gruppe - Eisensulfid - als endgültige Elektronenakzeptoren..
Es wirkt zuerst bei der Umwandlung von Licht in Photosynthese, wurde jedoch nach dem ersten Photosystem entdeckt. Es befindet sich auf der Innenfläche der Thylakoidmembran und enthält mehr Chlorophyll b als Photosystem I. Enthält auch Chlorophyll zu, Phycobiline und Xanthophylle.
In diesem Fall Chlorophyll zu des Reaktionszentrums absorbiert die Wellenlänge von 680 nm (P680) besser und nicht die von 700 nm wie im vorherigen Fall. Der letzte Elektronenakzeptor in diesem Photosystem ist ein Chinon.
Der Photosynthesevorgang erfordert beide Photosysteme. Das erste Photosystem, das wirkt, ist das II, das Licht absorbiert und so die Elektronen im Chlorophyll des Reaktionszentrums angeregt und von den primären Elektronenakzeptoren eingefangen wird..
Durch Licht angeregte Elektronen wandern über eine in der Thylakoidmembran befindliche Elektronentransportkette zum Photosystem I. Diese Verschiebung verursacht einen Energieabfall, der den Transport von Wasserstoffionen (H +) durch die Membran zum Lumen der Thylakoide ermöglicht..
Der Transport von Wasserstoffionen liefert ein Energiedifferential zwischen dem Lumenraum der Thylakoide und dem Chloroplastenstroma, das zur Erzeugung von ATP dient.
Das Chlorophyll im Reaktionszentrum des Photosystems I empfängt das vom Photosystem II kommende Elektron. Das Elektron kann in einem zyklischen Elektronentransport um das Photosystem I fortgesetzt werden oder zur Bildung von NADPH verwendet werden, das dann zum Calvin-Zyklus transportiert wird..
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