Pengertian fotosistem: Berikut penjelasannya

Fotosistem adalah kompleks di mana pigmen fotosintesis disusun dalam bentuk kelompok untuk penyerapan dan pemanfaatan energi sinar matahari secara efisien dalam membran tilakoid.

Fotosistem merupakan dua bagian utama. Konsep singkat untuk mereka adalah sebagai berikut:

  • Kompleks Antena: Ini adalah kompleks pemanen cahaya yang mengandung protein dan banyak molekul Klorofil a, Klorofil b dan karotenoid. Foton cahaya pertama-tama diserap oleh pigmen kompleks antena yang kemudian mentransfer energi ke pusat reaksi.
  • Pusat Reaksi: Ia memiliki satu atau lebih molekul kolorofil bersama dengan akseptor elektron primer dan pembawa elektron terkait dari sistem transpor elektron.

Ini menerima energi sinar matahari yang diserap dari kompleks antena dan mengubah energi itu menjadi energi kimia.

Fotosistem juga disebut kelompok pigmen yang terpisah bekerja sama dalam fotosintesis, yang terletak di tilakoid. Banyak organisme prokariotik hanya memiliki fotosistem I (ini adalah yang paling primitif dari sudut pandang evolusi).

Pengertian

Fotosistem adalah kompleks protein yang terlibat dalam proses fotosintesis. Mereka dapat ditemukan di tilakoid tumbuhan, alga dan cyanobacteria (pada tumbuhan dan alga mereka terletak di kloroplas), atau di membran sitoplasma bakteri fotosintetik.

Fotosistem (atau pusat reaksi fotosintesis) adalah enzim yang menggunakan cahaya untuk mereduksi molekul. Kompleks protein membran ini terdiri dari beberapa subunit dan mengandung banyak kofaktor.

Dalam membran fotosintetik, pusat reaksi menyediakan tenaga penggerak untuk rantai transpor elektron dan proton. Ketika cahaya diserap oleh pusat reaksi (secara langsung atau melalui pigmen antena tetangga), serangkaian reaksi reduksi oksidasi dimulai, yang mengarah pada reduksi akseptor terminal. Ada dua keluarga fotosistem: pusat reaksi tipe I (seperti fotosistem I, P700, dalam kloroplas dan bakteri hijau belerang) dan pusat reaksi tipe II (seperti fotosistem II, P680), dalam kloroplas dan bakteri ungu tidak mengandung sulfur.

Setiap fotosistem dapat diidentifikasi dengan panjang cahaya yang paling reaktif (700 dan 680 nanometer, masing-masing untuk PSI dan PSII) dan oleh reseptor elektron terakhir. Fotosistem tipe I menggunakan kompleks protein ferro sulfur tipe ferredoxin sebagai akseptor elektron akhir. Fotosistem II akhirnya memindahkan elektron ke kuinon. Perhatikan bahwa kedua jenis pusat reaksi hadir dalam kloroplas dan cyanobacteria, bekerja bersama untuk membentuk rantai fotosintesis yang mampu mengekstraksi elektron dari air, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan.

Organisme eukariotik memiliki fotosistem I dan II. Fotosistem I dikaitkan dengan bentuk klorofil a, yang menyerap pada panjang gelombang 700 nm (P700), sedangkan fotosistem II memiliki pusat reaksi yang menyerap pada panjang gelombang 680 nm (P680).

Masing-masing fotosistem dikaitkan dengan polipeptida dalam membran tilakoid dan menyerap energi cahaya secara independen. Dalam fotosistem II, fotolisis air dan pelepasan oksigen terjadi; namun kedua sistem foto beroperasi secara seri, mengangkut elektron, melalui rantai transpor elektron. Dalam fotosistem I dua elektron ditransfer ke molekul NADP + dan NADPH terbentuk, di sisi membran tilakoid yang menghadap stroma.

Struktur

Sebuah fotosistem dari beberapa (> 10 atau> 11) subunit protein, yang menyediakan tulang punggung untuk serangkaian kofaktor. Yang terakhir dapat berupa pigmen (klorofil, pheophytin, karotenoid), kuinon atau kompleks sulfur besi. Karena klorofil a hanya dapat menyerap cahaya dalam rentang kecil panjang cahaya, ia bekerja bersama dengan pigmen antena lain untuk mendapatkan lebih banyak energi dari rentang spektrum cahaya yang lebih luas. Pigmen menyerap cahaya dengan berbagai panjang gelombang, mentransfer energi yang diperoleh, ke klorofil di pusat reaksi. Ketika energi mencapai klorofil a, dua elektron dilepaskan ke rantai transpor elektron.

Hubungan antara fotosistem I dan II

Secara historis, fotosistem I dinamai demikian karena ditemukan sebelum fotosistem II. Penomoran tidak mewakili urutan elektron mengalir.

Ketika fotosistem II menyerap cahaya, elektron dalam klorofil pusat reaksi tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan diambil oleh akseptor elektron primer. Untuk mengkompensasi kekurangan elektron, elektron lain diekstraksi dari air, melalui fotolisis atau dengan rute enzimatik, dan kemudian diarahkan ke klorofil.

Elektron fotoeksit berjalan melalui kompleks sitokrom b6f ke fotosistem I, melalui rantai transpor elektron di membran tilakoidal. Penurunan energi ini dikendalikan (seluruh proses disebut kemosmosis), untuk mengangkut proton (H +) melintasi membran, memberikan tenaga penggerak proton untuk pembentukan ATP. Jika elektron hanya lewat sekali, prosesnya disebut fotofosforilasi non-siklik atau asiklik.

Ketika elektron mencapai fotosistem I, ia mengisi kekurangan elektronik klorofil di pusat reaksi fotosistem I. Defisiensi ini disebabkan oleh fotoeksitasi elektron yang lagi-lagi diasingkan dalam molekul penerima elektron, dalam hal ini fotosistem I.

Elektron ini dapat mengikuti salah satu dari dua jalur: melanjutkan transpor elektron siklik melalui fotosistem I atau lewat, melalui ferredoxin, ke enzim NADP + reduktase. Dua elektron (e-) dan dua proton (H +) ditambahkan ke NADP + untuk membentuk NADPH. Agen pereduksi ini diangkut ke siklus Calvin untuk bereaksi dengan 3-fosfogliserat (PGA), bersama-sama dengan ATP, untuk membentuk gliseraldehida-3-fosfat (GADP), blok bangunan fundamental dari mana tanaman dapat menghasilkan berbagai zat.