fotosistem adalah unit fungsional dari proses fotosintesis. Mereka ditentukan oleh bentuk asosiasi dan organisasi khusus pigmen fotosintesis dan kompleks protein yang mampu menyerap dan mengubah energi cahaya, dalam proses yang melibatkan transfer elektron.
Dua jenis fotosistem telah dikenal, disebut fotosistem I dan II karena urutan penemuannya. Fotosistem I memiliki jumlah klorofil a yang sangat tinggi dibandingkan dengan jumlah klorofil b , sedangkan fotosistem II memiliki jumlah kedua pigmen fotosintesis yang sangat mirip.
Diagram fotosistem I. Diambil dan diedit dari: Pisum [Domain publik].
Fotosistem terletak di membran tilakoid organisme fotosintesis seperti tumbuhan dan alga. Mereka juga dapat ditemukan di cyanobacteria.
Indeks artikel
Kloroplas
Kloroplas adalah organel bulat atau memanjang dengan diameter sekitar 5 m yang mengandung pigmen fotosintesis. Di dalamnya, fotosintesis terjadi pada sel tumbuhan.
Mereka dikelilingi oleh dua membran luar dan di dalamnya mengandung struktur seperti kantung, juga dikelilingi oleh dua membran, yang disebut tilakoid.
Tilakoid bertumpuk membentuk kelompok yang disebut grana, sedangkan cairan yang mengelilingi tilakoid disebut stroma. Selain itu, tilakoid dikelilingi oleh membran yang disebut lumen yang membatasi ruang intratilakoid.
Konversi energi cahaya menjadi energi kimia selama fotosintesis terjadi di dalam membran tilakoid. Di sisi lain, produksi dan penyimpanan karbohidrat sebagai hasil fotosintesis terjadi di stroma.
Pigmen fotosintesis
Mereka adalah protein yang mampu menyerap energi cahaya untuk digunakan selama proses fotosintesis, mereka sepenuhnya atau sebagian terikat pada membran tilakoid. Pigmen yang terlibat langsung dalam reaksi terang fotosintesis adalah klorofil.
Pada tumbuhan ada dua jenis utama klorofil, yang disebut klorofil a dan b. Namun, pada beberapa alga, jenis klorofil lain seperti c dan d mungkin ada, yang terakhir hanya ada pada beberapa alga merah.
Ada pigmen fotosintesis lain seperti karoten dan xantofil yang bersama-sama membentuk karotenoid. Pigmen ini adalah isoprenoid yang umumnya terdiri dari empat puluh atom karbon. Karoten adalah karotenoid non-oksigen, sedangkan xantofil adalah pigmen teroksigenasi.
Pada tumbuhan hanya klorofil a yang terlibat langsung dalam reaksi terang. Pigmen yang tersisa tidak secara langsung menyerap energi cahaya, tetapi bertindak sebagai pigmen aksesori dengan mentransmisikan energi yang ditangkap dari cahaya ke klorofil a . Dengan cara lebih banyak energi ini dari dia bisa menangkap menangkap klorofil untuk nya sendiri.
Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses biologis yang memungkinkan tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri memanfaatkan energi yang berasal dari sinar matahari . Melalui proses ini, tanaman menggunakan energi cahaya untuk mengubah karbon dioksida atmosfer dan air yang diperoleh dari tanah, menjadi glukosa dan oksigen.
Cahaya menyebabkan serangkaian reaksi oksidasi dan reduksi yang kompleks yang memungkinkan transformasi energi cahaya menjadi energi kimia yang diperlukan untuk menyelesaikan proses fotosintesis. Fotosistem adalah unit fungsional dari proses ini.
Komponen fotosistem
Kompleks antena
Ini terdiri dari sejumlah besar pigmen, termasuk ratusan molekul klorofil untuk dan jumlah yang lebih besar dari pigmen aksesori dan phycobilins. Antena yang kompleks memungkinkan sejumlah besar energi untuk diserap.
Ia bekerja seperti corong atau antena (karena itu namanya) yang menangkap energi dari matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia, yang ditransfer ke pusat reaksi.
Berkat transfer energi, klorofil a molekul di pusat reaksi menerima lebih banyak energi cahaya daripada yang diperolehnya sendiri. Juga, jika molekul klorofil menerima terlalu banyak cahaya, itu bisa fotooksidasi dan tanaman akan mati.
Pusat reaksi
Ini adalah kompleks yang dibentuk oleh molekul klorofil untuk molekul yang dikenal sebagai reseptor elektron primer dan subunit protein banyak di sekitar mereka.
berfungsi
Umumnya, molekul klorofil yang ada di pusat reaksi, dan yang memulai reaksi terang fotosintesis, tidak secara langsung menerima foton. Pigmen aksesori dan beberapa molekul klorofil untuk hadir dalam antena kompleks menerima energi cahaya, tetapi gunakan itu secara langsung.
Energi yang diserap oleh kompleks antena ini ditransfer ke klorofil a dari pusat reaksi. Setiap kali mengaktifkan molekul klorofil a , ini melepaskan elektron berenergi yang kemudian diserap oleh reseptor elektron primer.
Akibatnya, akseptor utama berkurang, sementara klorofil a memulihkan elektronnya berkat air, yang bertindak sebagai pembebas elektron terakhir dan oksigen diperoleh sebagai produk sampingan.
Jenis
Fotosistem I
Ini ditemukan di permukaan luar membran tilakoid dan memiliki jumlah klorofil b yang rendah , selain klorofil a dan karotenoid.
Klorofil a di pusat reaksi lebih baik menyerap panjang gelombang 700 nanometer (nm), itulah sebabnya disebut P700 (pigmen 700).
Dalam fotosistem I, sekelompok protein dari gugus ferrodoksin – besi sulfida – bertindak sebagai akseptor elektron terakhir.
Fotosistem II
Ini bertindak pertama dalam proses mengubah cahaya menjadi fotosintesis, tetapi ditemukan setelah fotosistem pertama. Ini ditemukan di permukaan bagian dalam membran tilakoid dan memiliki jumlah klorofil b yang lebih besar daripada fotosistem I. Ia juga mengandung klorofil a , fikobilin dan xantofil.
Dalam hal ini, klorofil a di pusat reaksi menyerap lebih baik panjang gelombang 680 nm (P680) dan bukan 700 nm seperti pada kasus sebelumnya. Akseptor elektron terakhir dalam fotosistem ini adalah kuinon.
Fotosistem II diagram. Diambil dan diedit dari: pekerjaan asli adalah dengan Kaidor. [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].
Hubungan antara fotosistem I dan II
Proses fotosintesis membutuhkan kedua fotosistem. Fotosistem pertama yang bertindak adalah II, yang menyerap cahaya sehingga elektron dalam klorofil pusat reaksi tereksitasi dan akseptor elektron primer menangkapnya.
Elektron tereksitasi oleh perjalanan cahaya ke fotosistem I melalui rantai transpor elektron yang terletak di membran tilakoid. Perpindahan ini menyebabkan penurunan energi yang memungkinkan pengangkutan ion hidrogen (H+) melalui membran, menuju lumen tilakoid.
Transportasi ion hidrogen memberikan perbedaan energi antara ruang lumen tilakoid dan stroma kloroplas, yang berfungsi untuk menghasilkan ATP.
Klorofil pada pusat reaksi fotosistem I menerima elektron yang berasal dari fotosistem II. Elektron dapat melanjutkan transpor elektron siklik di sekitar fotosistem I, atau digunakan untuk membentuk NADPH, yang kemudian diangkut ke siklus Calvin.
Referensi
- MW Nabors (2004). Pengantar Botani. Pendidikan Pearson, Inc.
- Fotosistem. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- Fotosistem I, Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- Fotosintesis – Fotosistem I dan II. Dipulihkan dari britannica.com.
- B. Andersson & LG Franzen (1992). Fotosistem fotosintesis oksigen Dalam: L. Ernster (Ed.). Mekanisme molekuler dalam bioenergi. Penerbit Elvieser Science.
- EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Bab 3 – Fotosintesis. Fisiologi dan biokimia pascapanen buah dan sayuran.
