Fotossistemas: componentes, operação e tipos - Ciência - 2023

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o fotossistemas eles são unidades funcionais do processo fotossintético. Eles são definidos por suas formas de associação e organização particular de pigmentos fotossintéticos e complexos proteicos capazes de absorver e transformar a energia luminosa, em um processo que envolve a transferência de elétrons.

Dois tipos de fotossistemas são conhecidos, chamados fotossistemas I e II, devido à ordem em que foram descobertos. O fotossistema I contém quantidades muito altas de clorofila para em comparação com a quantidade de clorofila b, enquanto o fotossistema II tem quantidades muito semelhantes de ambos os pigmentos fotossintéticos.

Os fotossistemas estão localizados nas membranas tilacóides de organismos fotossintéticos, como plantas e algas. Eles também podem ser encontrados em cianobactérias.


Cloroplastos

Os cloroplastos são organelas esféricas ou alongadas com cerca de 5 µm de diâmetro que contêm pigmentos fotossintéticos. Dentro dele, a fotossíntese ocorre nas células vegetais.

Eles são circundados por duas membranas externas e dentro deles contêm estruturas semelhantes a sacos, também rodeados por duas membranas, chamadas tilacóides.

Os tilacóides são empilhados formando um conjunto denominado grana, enquanto o fluido que envolve os tilacóides é denominado estroma.Além disso, os tilacóides são circundados por uma membrana chamada lúmen que delimita o espaço intratilacóide.

A conversão da energia luminosa em energia química durante a fotossíntese ocorre dentro das membranas dos tilacóides. Por outro lado, a produção e armazenamento de carboidratos como resultado da fotossíntese ocorre nos estromas.

Pigmentos fotossintéticos

São proteínas capazes de absorver a energia luminosa para utilizá-la durante o processo fotossintético, estão total ou parcialmente ligadas à membrana tilacóide. O pigmento diretamente envolvido nas reações de luz da fotossíntese é a clorofila.


Nas plantas, existem dois tipos principais de clorofila, chamadas clorofilas para Y b.No entanto, em algumas algas, outros tipos de clorofila podem estar presentes, como c e a d, o último presente apenas em algumas algas vermelhas.

Existem outros pigmentos fotossintéticos, como carotenos e xantofilas, que juntos formam os carotenóides. Esses pigmentos são isoprenóides geralmente compostos por quarenta átomos de carbono. Os carotenos são caroteinóides não oxigenados, enquanto as xantofilas são pigmentos oxigenados.

Em plantas apenas clorofila para está diretamente envolvido nas reações à luz. Os pigmentos restantes não absorvem diretamente a energia da luz, mas atuam como pigmentos acessórios, transmitindo a energia capturada da luz para a clorofila para. Desta forma, mais energia é capturada do que a clorofila poderia capturar. para Por si próprio.

Fotossíntese

A fotossíntese é um processo biológico que permite que plantas, algas e algumas bactérias aproveitem a energia que vem da luz solar. Por meio desse processo, as plantas usam a energia da luz para transformar o dióxido de carbono atmosférico e a água obtida do solo em glicose e oxigênio.


A luz provoca uma série complexa de reações de oxidação e redução que permitem a transformação da energia luminosa em energia química necessária para completar o processo de fotossíntese. Os fotossistemas são as unidades funcionais desse processo.

Componentes de fotossistemas

Complexo de antena

É composto por um grande número de pigmentos, incluindo centenas de moléculas de clorofila para e quantidades ainda maiores de pigmentos acessórios, bem como ficobilinas. A antena complexa permite que uma grande quantidade de energia seja absorvida.

Funciona como um funil ou como uma antena (daí seu nome) que capta a energia do sol e a transforma em energia química, que é transferida para o centro de reação.

Graças à transferência de energia, a molécula de clorofila para ele recebe muito mais energia luminosa do centro de reação do que teria adquirido sozinho. Além disso, se a molécula de clorofila receber muita luz, ela pode fotooxidar e a planta morrer.

Centro de reação

É um complexo formado por moléculas de clorofila para, uma molécula conhecida como receptor primário de elétrons e numerosas subunidades de proteínas ao seu redor.

Funcionamento

Normalmente, a molécula de clorofila para presente no centro de reação, e que inicia as reações de luz da fotossíntese, não recebe fótons diretamente. Pigmentos acessórios, bem como algumas moléculas de clorofila para presentes na antena complexa recebem a energia da luz, mas não a usam diretamente.

Esta energia absorvida pelo complexo da antena é transferida para a clorofila para do centro de reação. Cada vez que uma molécula de clorofila é ativada para, ele libera um elétron energizado que é então absorvido pelo receptor primário de elétrons.

Como consequência, o aceptor primário é reduzido, enquanto a clorofila para recupera seu elétron graças à água, que atua como o liberador final de elétrons e o oxigênio é obtido como subproduto.

Tipos

Fotossistema I

É encontrado na superfície externa da membrana tilacóide e tem uma baixa quantidade de clorofila b, além da clorofila para e carotenóides.

Clorofila para do centro de reação absorve melhor os comprimentos de onda de 700 nanômetros (nm), por isso é chamado de P700 (pigmento 700).

No fotossistema I, um grupo de proteínas do grupo ferrodoxina - sulfeto de ferro - atua como aceptor final de elétrons.

Fotossistema II

Ele age primeiro no processo de transformação da luz em fotossíntese, mas foi descoberto após o primeiro fotossistema. É encontrada na superfície interna da membrana tilacóide e possui uma maior quantidade de clorofila b do que o fotossistema I. Também contém clorofila para, ficobilinas e xantofilas.

Neste caso, clorofila para o centro de reação absorve melhor o comprimento de onda de 680 nm (P680) e não o de 700 nm como no caso anterior. O aceptor de elétrons final neste fotossistema é uma quinona.

Relação entre fotossistemas I e II

O processo fotossintético requer ambos os fotossistemas. O primeiro fotossistema a agir é o II, que absorve luz e, portanto, os elétrons da clorofila do centro de reação são excitados e os aceptores primários de elétrons os capturam.

Elétrons excitados pela luz viajam para o fotossistema I através de uma cadeia de transporte de elétrons localizada na membrana tilacóide. Esse deslocamento provoca uma queda de energia que permite o transporte de íons hidrogênio (H +) através da membrana, em direção ao lúmen dos tilacóides.

O transporte de íons hidrogênio fornece um diferencial de energia entre o espaço luminal dos tilacóides e o estroma do cloroplasto, que serve para gerar ATP.

A clorofila no centro de reação do fotossistema I recebe o elétron proveniente do fotossistema II. O elétron pode continuar no transporte cíclico de elétrons ao redor do fotossistema I ou ser usado para formar o NADPH, que é então transportado para o ciclo de Calvin.

Referências

  1. M.W. Nabors (2004). Introdução à Botânica. Pearson Education, Inc.
  2. Fotossistema. Na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
  3. Photosystem I, na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
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  6. E.M. Yahia, A. Carrillo-López, G.M. Barrera, H. Suzán-Azpiri & M.Q. Bolaños (2019). Capítulo 3 - Fotossíntese. Fisiologia e bioquímica pós-colheita de frutas e vegetais.