FOTOSISTEMLER: BILEŞENLER, IŞLEM VE TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

Fotosistem fotosentez prosesinin bir işlevsel birimler vardır. Elektron transferini içeren bir süreçte, ışık enerjisini emebilen ve dönüştürebilen fotosentetik pigmentlerin ve protein komplekslerinin birleşme biçimleri ve özel organizasyonları ile tanımlanırlar.

Keşfedildikleri sıraya göre fotosistem I ve II olarak adlandırılan iki tür fotosistem bilinmektedir. Fotosistem I, klorofil b miktarına kıyasla çok yüksek miktarda klorofil a içerirken, fotosistem II, her iki fotosentetik pigmentten çok benzer miktarlara sahiptir.

Fotosistem I diyagramı Pisum'dan alınmıştır ve düzenlenmiştir.

Fotosistemler, bitkiler ve algler gibi fotosentetik organizmaların tilakoid zarlarında bulunur. Ayrıca siyanobakterilerde de bulunabilirler.

Kloroplastlar

Kloroplastlar, fotosentetik pigmentler içeren yaklaşık 5 um çapında küresel veya uzun organellerdir. İçinde bitki hücrelerinde fotosentez meydana gelir.

İki dış zarla çevrilidirler ve içlerinde ayrıca tilakoid adı verilen iki zarla çevrili kese benzeri yapılar içerirler.

Tilakoidler grana adını alan bir grup oluştururken, tilakoidleri çevreleyen sıvıya stroma adı verilir. Ek olarak, tilakoidler, intrathylakoid boşluğu sınırlayan lümen adı verilen bir zarla çevrilidir.

Fotosentez sırasında ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümü tilakoidlerin zarlarında gerçekleşir. Diğer yandan fotosentez sonucunda karbonhidrat üretimi ve depolanması stromalarda meydana gelir.

Fotosentetik pigmentler

Fotosentetik işlem sırasında kullanmak için ışık enerjisini emebilen proteinlerdir, tamamen veya kısmen tilakoid zara bağlıdırlar. Fotosentezin ışık reaksiyonlarında doğrudan rol oynayan pigment klorofildir.

Bitkilerde klorofil a ve b olarak adlandırılan iki ana klorofil türü vardır. Bununla birlikte, bazı alglerde c ve d gibi diğer klorofil türleri mevcut olabilir, ikincisi yalnızca bazı kırmızı alglerde bulunur.

Birlikte karotenoidleri oluşturan karotenler ve ksantofiller gibi başka fotosentetik pigmentler de vardır. Bu pigmentler, genellikle kırk karbon atomundan oluşan izoprenoidlerdir. Karotenler oksijenli olmayan karoteinoidlerdir, ksantofiller ise oksijenli pigmentlerdir.

Bitkilerde sadece klorofil a, ışık reaksiyonlarında doğrudan yer alır. Kalan pigmentler doğrudan ışık enerjisini emmezler, ancak yakalanan enerjiyi ışıktan klorofile a aktararak yardımcı pigment görevi görürler. Bu şekilde, klorofilin tek başına yakalayabileceğinden daha fazla enerji yakalanır.

Fotosentez

Fotosentez, bitkilerin, alglerin ve bazı bakterilerin güneş ışığından gelen enerjiden yararlanmasını sağlayan biyolojik bir süreçtir. Bitkiler bu süreçte topraktan elde edilen atmosferik karbondioksit ve suyu glikoz ve oksijene dönüştürmek için ışık enerjisini kullanır.

Işık, ışık enerjisinin fotosentez sürecini tamamlamak için gerekli olan kimyasal enerjiye dönüşmesine izin veren karmaşık bir dizi oksidasyon ve indirgeme reaksiyonuna neden olur. Fotosistemler, bu sürecin işlevsel birimleridir.

Fotosistemlerin bileşenleri

Anten kompleksi

Yüzlerce klorofil molekülü ve hatta daha büyük miktarlarda yardımcı pigmentler ve fikobilinler de dahil olmak üzere çok sayıda pigmentten oluşur. Karmaşık anten, büyük miktarda enerjinin emilmesine izin verir.

Güneşten gelen enerjiyi yakalayan ve reaksiyon merkezine aktarılan kimyasal enerjiye dönüştüren bir huni veya anten (dolayısıyla adı) olarak çalışır.

Reaksiyon merkezindeki klorofil bir molekül enerji transferi sayesinde kendi başına elde edeceğinden çok daha fazla ışık enerjisi alır. Ayrıca, klorofil molekülü çok fazla ışık alırsa, fotooksitlenebilir ve bitki ölür.

Reaksiyon merkezi

Klorofil ve moleküllerinden, birincil elektron reseptörü olarak bilinen bir molekülden ve onları çevreleyen çok sayıda protein alt biriminden oluşan bir komplekstir.

İşleyen

Genellikle reaksiyon merkezinde bulunan ve fotosentezin ışık reaksiyonlarını başlatan klorofil molekülü fotonları doğrudan almaz. Anten kompleksinde bulunan bazı klorofil molekülleri gibi aksesuar pigmentler de ışık enerjisini alır, ancak doğrudan kullanmaz.

Anten kompleksi tarafından emilen bu enerji, reaksiyon merkezinin klorofil a'ya aktarılır. Bir klorofil, bir molekül her aktive edildiğinde, daha sonra birincil elektron reseptörü tarafından emilen enerjili bir elektron salgılar.

Sonuç olarak, birincil alıcı azaltılırken, klorofil a son elektron serbestleştirici görevi gören su sayesinde elektronunu geri kazanır ve yan ürün olarak oksijen elde edilir.

Türleri

Fotosistem I

Tilakoid zarın dış yüzeyinde bulunur ve klorofil a ve karotenoidlere ek olarak düşük miktarda klorofil b içerir.

Reaksiyon merkezindeki klorofil a, 700 nanometrelik (nm) dalga boylarını daha iyi emer, bu nedenle P700 (pigment 700) olarak adlandırılır.

Fotosistem I'de, ferrodoksin grubundan bir grup protein - demir sülfit - son elektron alıcısı olarak hareket eder.

Fotosistem II

Önce ışığı fotosenteze dönüştürme sürecinde hareket eder, ancak ilk fotosistemden sonra keşfedilmiştir. Tilakoid zarın iç yüzeyinde bulunur ve fotosistem I'den daha yüksek miktarda klorofil b'ye sahiptir. Ayrıca klorofil a, fikobilinler ve ksantofil içerir.

Bu durumda, reaksiyon merkezindeki klorofil a, önceki durumda olduğu gibi 700 nm dalga boyunu değil, 680 nm (P680) dalga boyunu daha iyi emer. Bu fotosistemdeki son elektron alıcısı bir kinondur.

Fotosistem II diyagramı. Alındı ​​ve Düzenlendi: Orijinal çalışma Kaidor'a aitti. .

Fotosistemler I ve II arasındaki ilişki

Fotosentetik süreç her iki fotosistemi de gerektirir. İlk hareket eden fotosistem, ışığı emen II'dir ve böylece reaksiyon merkezinin klorofilindeki elektronlar uyarılır ve birincil elektron alıcıları onları yakalar.

Işıkla uyarılan elektronlar, tilakoid zarda bulunan bir elektron taşıma zinciri boyunca fotosistem I'e gider. Bu yer değiştirme, hidrojen iyonlarının (H +) membrandan tilakoidlerin lümenine taşınmasına izin veren bir enerji düşüşüne neden olur.

Hidrojen iyonlarının taşınması, tilakoidlerin lümen boşluğu ile ATP oluşturmaya hizmet eden kloroplast stroma arasında bir enerji farkı sağlar.

Fotosistem I'in reaksiyon merkezindeki klorofil, fotosistem II'den gelen elektronu alır. Elektron, fotosistem I çevresinde döngüsel elektron taşınmasına devam edebilir veya NADPH oluşturmak için kullanılabilir ve bu daha sonra Calvin döngüsüne aktarılır.

Referanslar

1. MW Nabors (2004). Botanik'e Giriş. Pearson Education, Inc.
2. Fotosistem. Wikipedia'da. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı.
3. Fotosistem I, Wikipedia'da. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı.
4. Fotosentez - Fotosistemler I ve II. Britannica.com'dan kurtarıldı.
5. B. Andersson ve LG Franzen (1992). Oksijenik fotosentezin fotosistemleri. İçinde: L. Ernster (Ed.). Biyoenerjetikte moleküler mekanizmalar. Elvieser Science Publishers.
6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Bölüm 3 - Fotosentez. Meyve ve sebzelerin hasat sonrası fizyolojisi ve biyokimyası.