Sistemas de fotos: componentes, operação e tipos

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

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

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Diagrama do fotossistema I. Tirada e editada em: Pisum [Domínio público].

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. No interior, a fotossíntese ocorre nas células vegetais.

Eles são cercados por duas membranas externas e, no interior, contêm estruturas em forma de saco, também cercadas por duas membranas, chamadas tilacóides.

Os tilacóides são empilhados formando um conjunto chamado grana, enquanto o fluido ao redor dos tilacóides é chamado estroma. Além disso, os tilacoides são cercados por uma membrana chamada lúmen que delimita o espaço intratilacoidal.

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 resultantes da fotossíntese ocorre no estroma.

Pigmentos fotossintéticos

São proteínas capazes de absorver a energia da luz a ser utilizada durante o processo fotossintético, estão total ou parcialmente ligadas à membrana dos tilacóides. O pigmento diretamente envolvido com as reações leves da fotossíntese é a clorofila.

Nas plantas, existem dois tipos principais de clorofila, denominadas clorofilas a e b.No entanto, alguns tipos de clorofila podem ocorrer em algumas algas como c e d , este último presente apenas em algumas algas vermelhas.

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

Nas plantas, apenas a clorofila a está diretamente envolvida nas reações de luz. Os pigmentos restantes não absorvem diretamente a energia luminosa, mas atuam como pigmentos acessórios, transmitindo a energia capturada da luz para a clorofila a . Portanto, mais energia que poderia capturar a captura de clorofila a sua própria.

Fotossíntese

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

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

Componentes dos fotossistemas

Complexo de antenas

É composto de uma grande quantidade de pigmentos, incluindo centenas de moléculas de clorofila a e ainda maiores quantidades de pigmentos e de acessórios ficobilinas. A antena complexa permite que uma grande quantidade de energia seja absorvida.

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

Graças à transferência de energia, a clorofila, uma molécula no centro de reação, recebe muito mais energia luminosa do que teria adquirido por si só. Além disso, se a molécula de clorofila receber muita iluminação, poderá ser fotooxidada e a planta morrerá.

Centro de reação

É um complexo formado por moléculas de clorofila de uma molécula conhecida como receptor de electrões primários e numerosas sub-unidades proteicas que os rodeavam.

Operação

Geralmente a molécula de clorofila no presente no centro da reacção, e inicia as reacções de luz da fotossíntese, não recebe directamente fotões. pigmentos acessórios e algumas moléculas de clorofila a presente na antena complexo receber a energia luminosa, mas utilizar -lo directamente.

Essa energia absorvida pelo complexo da antena é transferida para a clorofila no centro da reação. Cada vez que uma molécula de clorofila é activado para este liberta um electrão excitado é então absorvido pelo receptor de electrões primário.

Como um resultado, o aceitador de primário é reduzida, enquanto que a clorofila para recuperar a sua electrões através da água, o qual actua como um final de electrões – libertando oxigénio e é obtido como subproduto.

Tipos

Fotossistema I

Ele está localizado na superfície exterior da membrana de tilacoide e tem uma baixa quantidade de clorofila b , além clorofila a e carotenóides.

A clorofila a no centro de reação absorve melhor os comprimentos de onda de 700 nanômetros (nm), por isso é chamada de P700 (pigmento 700).

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

Fotossistema II

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

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

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Diagrama do fotossistema II. Retirado e editado de: O trabalho original foi de Kaidor. [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Relação entre fotossistemas I e II

O processo fotossintético combina ambos os fotossistemas. O primeiro fotossistema a atuar é o II, que absorve a luz e, portanto, os elétrons na clorofila do centro de reação são excitados e os aceitadores de elétrons primários os capturam.

Os elétrons excitados pela luz viajam para o fotossistema I através de uma cadeia de transporte de elétrons localizada na membrana do tilacoide. Esse deslocamento causa 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 do lúmen dos tilacóides e o estroma do cloroplasto, que serve para gerar ATP.

A clorofila no centro de reação do fotossistema I recebe o elétron que vem do fotossistema II. O elétron pode continuar em um 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. MW Nabors (2004). Introdução à Botânica. Pearson Education, Inc. Empresas
  2. Fotossistema Na Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org.
  3. Fotossistema I, na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
  4. Fotossíntese – Fotossistemas I e II. Recuperado de britannica.com.
  5. B. Andersson e LG Franzen (1992). Os fotossistemas da fotossíntese oxigênio. In: L. Ernster (Ed.). Mecanismos moleculares em bioenergética. Elvieser Science Publishers.
  6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri e MQ Bolaños (2019). Capítulo 3 – Fotossíntese. Fisiologia pós-colheita e bioquímica de frutas e legumes.

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