- คลอโรพลา
- รงควัตถุสังเคราะห์แสง
- การสังเคราะห์แสง
- ส่วนประกอบของระบบภาพถ่าย
- เสาอากาศที่ซับซ้อน
- ศูนย์ปฏิกิริยา
- ทำงาน
- ประเภท
- ระบบภาพถ่าย I
- Photosystem II
- ความสัมพันธ์ระหว่างระบบภาพถ่าย I และ II
- อ้างอิง
photosystemsเป็นหน่วยการทำงานของกระบวนการสังเคราะห์แสง พวกมันถูกกำหนดโดยรูปแบบของการเชื่อมโยงและองค์กรเฉพาะของเม็ดสีสังเคราะห์แสงและโปรตีนเชิงซ้อนที่สามารถดูดซับและเปลี่ยนพลังงานแสงได้ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน
ระบบภาพถ่ายสองประเภทเป็นที่รู้จักเรียกว่า photosystems I และ II เนื่องจากลำดับที่ค้นพบ Photosystem I มีคลอโรฟิลล์เอในปริมาณสูงมากเมื่อเทียบกับปริมาณคลอโรฟิลล์ b ในขณะที่ photosystem II มีปริมาณสีที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ใกล้เคียงกันมาก
แผนภาพ Photosystem I ถ่ายและแก้ไขจาก: Pisum.
ระบบภาพถ่ายตั้งอยู่ในเยื่อไธลาคอยด์ของสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงเช่นพืชและสาหร่าย นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในไซยาโนแบคทีเรีย
คลอโรพลา
คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ทรงกลมหรือออร์แกเนลล์ยาวประมาณ 5 ntm ที่มีเม็ดสีสังเคราะห์ด้วยแสง ข้างในนั้นการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในเซลล์พืช
พวกเขาถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มชั้นนอกสองชั้นและภายในมีโครงสร้างคล้ายถุงและล้อมรอบด้วยเยื่อสองชั้นเรียกว่าไทลาคอยด์
thylakoids ซ้อนกันเป็นกลุ่มที่ได้รับชื่อของ grana ในขณะที่ของเหลวที่ล้อมรอบ thylakoids เรียกว่า stroma นอกจากนี้ไทลาคอยด์ยังถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนที่เรียกว่าลูเมนที่กั้นช่องว่างภายใน
การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีระหว่างการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นภายในเยื่อของไทลาคอยด์ ในทางกลับกันการผลิตและการจัดเก็บคาร์โบไฮเดรตอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในสโตรมาส
รงควัตถุสังเคราะห์แสง
พวกมันเป็นโปรตีนที่สามารถดูดซับพลังงานแสงเพื่อใช้ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงพวกมันถูกผูกติดกับเยื่อไธลาคอยด์ทั้งหมดหรือบางส่วน เม็ดสีที่เกี่ยวข้องโดยตรงในปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือคลอโรฟิลล์
คลอโรฟิลล์ในพืชมีสองประเภทหลักเรียกว่าคลอโรฟิลล์ a และ b อย่างไรก็ตามในสาหร่ายบางชนิดอาจมีคลอโรฟิลล์ชนิดอื่นเช่น c และ d ชนิดหลังนี้จะมีอยู่ในสาหร่ายสีแดงบางชนิดเท่านั้น
มีรงควัตถุสังเคราะห์แสงอื่น ๆ เช่นแคโรทีนและแซนโทฟิลล์ที่ประกอบกันเป็นแคโรทีนอยด์ เม็ดสีเหล่านี้เป็นไอโซพรีนอยด์โดยทั่วไปประกอบด้วยคาร์บอนสี่สิบอะตอม Carotenes เป็น caroteinoids ที่ไม่ใช้ออกซิเจนในขณะที่ xanthophylls เป็นเม็ดสีที่ให้ออกซิเจน
ในพืชมีเพียงคลอโรฟิลล์เอเท่านั้นที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิกิริยาแสง เม็ดสีที่เหลือไม่ดูดซับพลังงานแสงโดยตรง แต่ทำหน้าที่เป็นเม็ดสีเสริมโดยส่งพลังงานที่จับจากแสงไปยังคลอโรฟิลล์ก. ด้วยวิธีนี้พลังงานจะถูกจับมากกว่าที่คลอโรฟิลล์เพียงอย่างเดียวจะจับได้
การสังเคราะห์แสง
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่ช่วยให้พืชสาหร่ายและแบคทีเรียบางชนิดใช้ประโยชน์จากพลังงานที่มาจากแสงแดด ด้วยกระบวนการนี้พืชใช้พลังงานแสงในการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและน้ำที่ได้จากดินให้เป็นน้ำตาลกลูโคสและออกซิเจน
แสงทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและรีดักชั่นที่ซับซ้อนซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีที่จำเป็นต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง Photosystems เป็นหน่วยการทำงานของกระบวนการนี้
ส่วนประกอบของระบบภาพถ่าย
เสาอากาศที่ซับซ้อน
ประกอบด้วยเม็ดสีจำนวนมากซึ่งรวมถึงโมเลกุลของคลอโรฟิลล์หลายร้อยโมเลกุลและเม็ดสีเสริมในปริมาณที่มากกว่าเช่นเดียวกับไฟโคบิลิน เสาอากาศที่ซับซ้อนช่วยให้ดูดซับพลังงานได้จำนวนมาก
มันทำงานเหมือนช่องทางหรือเหมือนเสาอากาศ (ดังนั้นชื่อของมัน) ที่จับพลังงานจากดวงอาทิตย์และเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังศูนย์ปฏิกิริยา
เนื่องจากการถ่ายเทพลังงานทำให้คลอโรฟิลล์โมเลกุลหนึ่งในศูนย์ปฏิกิริยาได้รับพลังงานแสงมากกว่าที่จะได้รับด้วยตัวเอง นอกจากนี้หากโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ได้รับแสงมากเกินไปก็อาจเกิดโฟโตซิไดซ์และพืชจะตายได้
ศูนย์ปฏิกิริยา
เป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เรียกว่าตัวรับอิเล็กตรอนหลักและหน่วยย่อยของโปรตีนจำนวนมากที่อยู่รอบ ๆ พวกมัน
ทำงาน
โดยทั่วไปโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในศูนย์ปฏิกิริยาและซึ่งเริ่มปฏิกิริยาแสงจากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่ได้รับโฟตอนโดยตรง เม็ดสีเสริมเช่นเดียวกับคลอโรฟิลล์บางโมเลกุลที่มีอยู่ในเสาอากาศคอมเพล็กซ์จะได้รับพลังงานแสง แต่ห้ามนำไปใช้โดยตรง
พลังงานที่ดูดซับโดยเสาอากาศจะถูกถ่ายโอนไปยังคลอโรฟิลล์ a ของศูนย์ปฏิกิริยา ทุกครั้งที่คลอโรฟิลล์เปิดใช้งานโมเลกุลจะปล่อยอิเล็กตรอนที่มีพลังงานซึ่งจะถูกดูดซับโดยตัวรับอิเล็กตรอนหลัก
เป็นผลให้ตัวรับหลักลดลงในขณะที่คลอโรฟิลล์ a จะฟื้นอิเล็กตรอนของมันด้วยน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวปลดปล่อยอิเล็กตรอนขั้นสุดท้ายและได้รับออกซิเจนเป็นผลพลอยได้
ประเภท
ระบบภาพถ่าย I
พบได้ที่ผิวนอกของเยื่อไธลาคอยด์และมีคลอโรฟิลล์บีในปริมาณต่ำนอกเหนือจากคลอโรฟิลล์เอและแคโรทีนอยด์
คลอโรฟิลล์ในศูนย์ปฏิกิริยาดูดซับความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ได้ดีกว่าซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า P700 (เม็ดสี 700)
ในระบบภาพถ่าย I กลุ่มของโปรตีนจากกลุ่มเฟอร์โรด็อกซิน - เหล็กซัลไฟด์ - ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนขั้นสุดท้าย
Photosystem II
มันทำหน้าที่แรกในกระบวนการเปลี่ยนแสงเป็นการสังเคราะห์แสง แต่ถูกค้นพบหลังจากระบบแสงแรก พบได้ที่ผิวด้านในของเยื่อไธลาคอยด์และมีปริมาณคลอโรฟิลล์ b สูงกว่าระบบภาพถ่าย 1 นอกจากนี้ยังมีคลอโรฟิลล์เอไฟโคบิลินและแซนโทฟิลล์
ในกรณีนี้คลอโรฟิลล์ที่ศูนย์ปฏิกิริยาจะดูดซับความยาวคลื่น 680 นาโนเมตร (P680) ได้ดีกว่าและไม่ใช่ความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรเหมือนในกรณีก่อนหน้า ตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายในระบบภาพถ่ายนี้คือควิโนน
แผนภาพ Photosystem II ถ่ายและแก้ไขจาก: งานต้นฉบับโดย Kaidor .
ความสัมพันธ์ระหว่างระบบภาพถ่าย I และ II
กระบวนการสังเคราะห์แสงต้องใช้ทั้งระบบภาพถ่าย ระบบภาพถ่ายแรกที่ทำหน้าที่คือ II ซึ่งดูดซับแสงดังนั้นอิเล็กตรอนในคลอโรฟิลล์ของศูนย์ปฏิกิริยาจึงตื่นเต้นและตัวรับอิเล็กตรอนหลักจะจับพวกมัน
อิเล็กตรอนจะถูกกระตุ้นด้วยการเดินทางของแสงไปยังระบบภาพถ่าย I ผ่านห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่อยู่ในเยื่อไธลาคอยด์ การกระจัดนี้ทำให้เกิดการลดลงของพลังงานที่อนุญาตให้ขนส่งไฮโดรเจนไอออน (H +) ผ่านเมมเบรนไปยังลูเมนของไทลาคอยด์
การขนส่งไอออนของไฮโดรเจนให้ความแตกต่างของพลังงานระหว่างพื้นที่ลูเมนของ thylakoids และ chloroplast stroma ซึ่งทำหน้าที่สร้าง ATP
คลอโรฟิลล์ในศูนย์ปฏิกิริยาของระบบภาพถ่ายฉันได้รับอิเล็กตรอนที่มาจาก photosystem II อิเล็กตรอนสามารถดำเนินการต่อในการขนส่งอิเล็กตรอนแบบวนรอบระบบภาพถ่าย I หรือใช้ในรูปแบบ NADPH ซึ่งจะถูกลำเลียงไปยังวัฏจักรคาลวิน
อ้างอิง
- MW Nabors (2547). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์. Pearson Education, Inc.
- photosystem บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
- Photosystem I ใน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
- การสังเคราะห์ด้วยแสง - Photosystems I และ II กู้คืนจาก britannica.com.
- บีแอนเดอร์สันและ LG Franzen (1992) ระบบแสงของการสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจน ใน: L. Ernster (Ed.). กลไกระดับโมเลกุลในชีวพลังงาน สำนักพิมพ์วิทยาศาสตร์ Elvieser
- EM Yahia, A.Carrillo-López, GM Barrera, H.Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019) บทที่ 3 - การสังเคราะห์ด้วยแสง สรีรวิทยาหลังการเก็บเกี่ยวและชีวเคมีของผักและผลไม้.