Διαφορά μεταξύ του Photosystem 1 και 2

Κύρια διαφορά – Photosystem 1 vs 2

Το φωτοσύστημα I (PS I) και το φωτοσύστημα II (PS II) είναι δύο σύμπλοκα μεμβράνης-πρωτεΐνης πολλαπλών υπομονάδων που εμπλέκονται στην οξυγονική φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη είναι η χρωστική ουσία που εμπλέκεται στη δέσμευση της φωτεινής ενέργειας. Το PS 1 περιέχει χλωροφύλλη Β, χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700 και καροτενοειδή. Η χλωροφύλλη A-700 είναι το ενεργό κέντρο αντίδρασης του PS 1. Το PS 2 περιέχει χλωροφύλλη Β, χλωροφύλλη A-660, χλωροφύλλη A-670, χλωροφύλλη A-680, χλωροφύλλη A-695, χλωροφύλλη A-700, ανθοφυλλίνη και ανθοφυλλίνη. Το Chlorophyll A-680 είναι το ενεργό κέντρο αντίδρασης του φωτοσυστήματος 2. Η κύρια διαφορά μεταξύ του φωτοσυστήματος 1 και 2 είναι ότι το PS I απορροφά μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός (>680 nm) ενώ το PS II απορροφά μικρότερα μήκη κύματος φωτός (<680 nm) .

Αυτό το άρθρο εξετάζει, 

1. Τι είναι το Photosystem 1
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
2. Τι είναι το Photosystem 2
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του Photosystem 1 και 2

Τι είναι το Photosystem 1

Το PS I είναι η συλλογή από χρωστικές ουσίες χλωροφύλλης, που απορροφούν κυρίως το μήκος κύματος του φωτός στα 700 nm. Το τελικό στάδιο της αντίδρασης φωτός καταλύεται από το PS I. Το κέντρο αντίδρασης του PS I αποτελείται από χλωροφύλλη A-700. Ο πυρήνας του PS I αποτελείται από υπομονάδες psaA και psaB. Οι υπομονάδες πυρήνα του PS I είναι μεγαλύτερες από τις υπομονάδες πυρήνα του PS II. Το PS I αποτελείται από χλωροφύλλη A-670, χλωροφύλλη A-680, χλωροφύλλη A-695, χλωροφύλλη A-700, χλωροφύλλη Β και καροτενοειδή. Τα φωτόνια από το φως απορροφώνται από βοηθητικές χρωστικές και περνούν στο κέντρο αντίδρασης. Το ίδιο το κέντρο αντίδρασης είναι ικανό να απορροφά φωτόνια. Η ενέργεια των απορροφημένων φωτονίων απελευθερώνεται από το κέντρο αντίδρασης ως ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Αυτά τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μέσω σειρών φορέων ηλεκτρονίων και τελικά προσλαμβάνονται από την αναγωγάση NADP. Το ένζυμο, NADP+ αναγωγάση παράγει NADPH από αυτά τα ηλεκτρόνια. Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός φωτοσυστήματος φαίνεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Ένα φωτοσύστημα
1 – ηλιακό φως, 2 – χρωστικές, 3 – κέντρο αντίδρασης, 4 – ροή ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας, 5 – φωτοσύστημα

Τι είναι το Photosystem 2

Το PS II είναι η συλλογή από χρωστικές ουσίες χλωροφύλλης, που απορροφούν κυρίως το μήκος κύματος του φωτός στα 680 nm. Το πρώτο στάδιο της αντίδρασης φωτός καταλύεται από το PS II. Το κέντρο αντίδρασης του PS II αποτελείται από χλωροφύλλη A-680. Η PS II είναι μια ενσωματωμένη πρωτεΐνη μεμβράνης, η οποία αποτελείται από έναν πυρήνα που αποτελείται από υπομονάδες D1 και D2. Το PS II αποτελείται από πολλές άλλες πρωτεΐνες και χρωστικές ουσίες διατεταγμένες στο φωτοσύστημα. Οι χρωστικές είναι χλωροφύλλη Α-660, χλωροφύλλη Α-670, χλωροφύλλη Α-680, χλωροφύλλη Α-695, χλωροφύλλη Α-700, χλωροφύλλη Β και φυκοβιλίνες και ξανθοφύλλες. Το PS II επιτυγχάνει ενέργεια από την απορρόφηση φωτονίων ή σχετικών βοηθητικών χρωστικών στο σύμπλεγμα της κεραίας. Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας παράγονται από την ενέργεια των απορροφούμενων φωτονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια διέρχονται μέσω μιας αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. Κατά τη διάρκεια της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, το PS II περνά ηλεκτρόνια στην πλαστοκινόνη (PQ), η οποία μεταφέρει τα ηλεκτρόνια στο κυτόχρωμα bf συγκρότημα. Στο PS II, λαμβάνει χώρα φωτόλυση του νερού προκειμένου να αντικαταστήσει τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από το PS II. Για κάθε μόριο νερού, που υδρολύεται, σχηματίζονται δύο μόρια PQH2. Η συνολική αντίδραση στο PS II φαίνεται παρακάτω.

2PQ (πλαστοκινόνη) + 2H₂ O → O2 + 2PQH₂ (Πλαστοκινόλη)

Εικόνα 2:Φωτοσύστημα 2

Διαφορά μεταξύ του Photosystem 1 και 2

Τοποθεσία

Φωτοσύστημα 1: Το φωτοσύστημα 1 βρίσκεται στην εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του θυλακοειδούς.

Φωτοσύστημα 2: Το φωτοσύστημα 2 βρίσκεται στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του θυλακοειδούς.

Φωτογραφικό κέντρο

Φωτοσύστημα 1: Το φωτοκέντρο του φωτοσυστήματος 1 είναι το P700.

Φωτοσύστημα 2: Το φωτοκέντρο του φωτοσυστήματος 2 είναι το P680.

Μήκος κύματος απορρόφησης

Φωτοσύστημα 1: Οι χρωστικές απορροφούν μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός (>680 nm).

Φωτοσύστημα 2: Οι χρωστικές απορροφούν μικρότερα μήκη κύματος φωτός (<680 nm).

Φωτοφωσφορυλίωση

Φωτοσύστημα 1: Το φωτοσύστημα 1 εμπλέκεται τόσο στην κυκλική όσο και στη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.

Φωτοσύστημα 2: Το φωτοσύστημα 2 εμπλέκεται μόνο στην κυκλική φωτοφωσφορυλίωση.

Φωτόλυση

Φωτοσύστημα 1: Δεν πραγματοποιείται φωτόλυση του νερού στο φωτοσύστημα 1.

Φωτοσύστημα 2: Η φωτόλυση του νερού λαμβάνει χώρα στο φωτοσύστημα 2.

Κύρια λειτουργία

Φωτοσύστημα 1: Η κύρια λειτουργία του φωτοσυστήματος 1 είναι η σύνθεση NADPH.

Φωτοσύστημα 2: Η κύρια λειτουργία του φωτοσυστήματος 2 είναι η σύνθεση ATP και η υδρόλυση του νερού.

Αντικατάσταση ηλεκτρονίου

Φωτοσύστημα 1: Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που απελευθερώνονται αντικαθίστανται από την ενέργεια απελευθέρωσης της φωτόλυσης.

Φωτοσύστημα 2: Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που απελευθερώνονται αντικαθίστανται από τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από το φωτοσύστημα II.

Χρωστικές ουσίες

Φωτοσύστημα 1: Το PS 1 περιέχει χλωροφύλλη Β, χλωροφύλλη A-670, χλωροφύλλη A-680, χλωροφύλλη A-695, χλωροφύλλη A-700 και καροτενοειδή.

Φωτοσύστημα 2: Το PS 2 περιέχει χλωροφύλλη B, χλωροφύλλη A-660, χλωροφύλλη A-670, χλωροφύλλη A-680, χλωροφύλλη A-695, χλωροφύλλη A-700, φυκοβιλίνες και ξανθοφύλλες.

Σύνθεση του πυρήνα

Φωτοσύστημα 1: Ο πυρήνας του PS I αποτελείται από υπομονάδες psaA και psaB.

Φωτοσύστημα 2: Ο πυρήνας του PS II αποτελείται από υπομονάδες D1 και D2.

Συμπέρασμα

Το PS I και το PS II είναι τα δύο φωτοσυστήματα που οδηγούν την αντίδραση φωτός της φωτοσύνθεσης. Το πρώτο στάδιο της αντίδρασης φωτός συμβαίνει στο PS II ενώ το τελικό στάδιο της αντίδρασης φωτός συμβαίνει στο PS I. Καθένα από τα δύο φωτοσυστήματα αποτελείται από μια συλλογή πρωτεϊνών και χρωστικών. Οι χλωροφύλλες είναι οι κύριες χρωστικές που βρίσκονται στα φωτοσυστήματα. Το κέντρο αντίδρασης του PS I αποτελείται από χλωροφύλλη A-700 και το κέντρο αντίδρασης του PS II αποτελείται από χλωροφύλλη A-680. Εκτός από τις χλωροφύλλες, τα καροτενοειδή υπάρχουν επίσης στα φωτοσυστήματα. Ο πυρήνας του PS I αποτελείται από μεγάλες υπομονάδες πρωτεϊνών psaA και psaB. Ο πυρήνας του PS II αποτελείται από σχετικά μικρές υπομονάδες των D1 και D2. Τα μόρια του νερού υδρολύονται στο PS II προκειμένου να αντικαταστήσουν τα ηλεκτρόνια απελευθέρωσης καθενός από τα δύο φωτοσυστήματα. Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από το PS I χρησιμοποιούνται από την αναγωγάση NADP+, παράγοντας NADPH. Ωστόσο, η κύρια διαφορά μεταξύ του Photosystem 1 και 2 είναι τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός, τα οποία απορροφώνται από καθένα από τα κέντρα αντίδρασης των φωτοσυστημάτων.

Αναφορά:
1. Caffarri, Stefano, Tania Tibiletti, Robert C. Jennings και Stefano Santabarbara. «Σύγκριση μεταξύ της αρχιτεκτονικής και της λειτουργίας του Φωτοσυστήματος Ι και του Φωτοσυστήματος ΙΙ των φυτών». Τρέχουσα Επιστήμη Πρωτεϊνών &Πεπτιδίων. Bentham Science Publishers, Ιούνιος 2014. Web. 17 Απρ. 2017.