photosystems는 광합성 과정의 기능적 단위입니다. 그것들은 전자의 전달을 포함하는 과정에서 빛 에너지를 흡수하고 변환 할 수있는 광합성 안료와 단백질 복합체의 결합 형태와 특정 조직으로 정의됩니다.
두 가지 유형의 광계가 알려져 있는데, 발견 된 순서 때문에 광계 I과 II라고합니다. 광계 I은 엽록소 b의 양에 비해 매우 많은 양의 엽록소 a를 가지고있는 반면 광계 II는 두 광합성 안료의 양이 매우 비슷합니다.
Photosystem I 다이어그램. 출처 : Pisum.
광계는 식물과 조류와 같은 광합성 유기체의 틸라코이드 막에 있습니다. 시아 노 박테리아에서도 발견 될 수 있습니다.
엽록체
엽록체는 광합성 색소를 포함하는 직경 약 5 µm의 구형 또는 길쭉한 세포 소기관입니다. 그 안에는 식물 세포에서 광합성이 발생합니다.
그들은 두 개의 외막으로 둘러싸여 있으며 내부에는 틸라코이드라고 불리는 두 개의 막으로 둘러싸인 주머니와 같은 구조가 있습니다.
틸라코이드는 쌓여서 그라 나라는 이름을받는 그룹을 형성하고 틸라코이드를 둘러싸고있는 유체를 기질이라고합니다. 또한 틸라코이드는 틸라코이드 내 공간을 구분하는 루멘이라는 막으로 둘러싸여 있습니다.
광합성 중에 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 것은 틸라코이드의 막 내에서 발생합니다. 반면에 광합성의 결과로 탄수화물의 생산과 저장은 스트로마에서 발생합니다.
광합성 안료
그들은 광합성 과정에서 빛 에너지를 흡수 할 수있는 단백질로, 틸라코이드 막에 전체적으로 또는 부분적으로 결합되어 있습니다. 광합성의 빛 반응에 직접 관여하는 안료는 엽록소입니다.
식물에는 엽록소 a와 b라는 두 가지 주요 유형의 엽록소가 있습니다. 그러나 일부 조류에서는 c 및 d와 같은 다른 유형의 엽록소가 존재할 수 있으며 후자는 일부 홍조류에만 존재합니다.
함께 카로티노이드를 구성하는 카로틴 및 크 산토 필과 같은 다른 광합성 안료가 있습니다. 이 안료는 일반적으로 40 개의 탄소 원자로 구성된 이소 프레 노이드입니다. 카로틴은 비 산소 카로 테이 노이드이고 잔 토필은 산소가 함유 된 색소입니다.
식물에서는 엽록소 a만이 가벼운 반응에 직접 관여합니다. 나머지 안료는 빛 에너지를 직접 흡수하지 않지만 빛에서 포착 된 에너지를 엽록소로 전달하여 보조 안료 역할을합니다. 이런 식으로 엽록소 만 포획 할 수있는 것보다 더 많은 에너지가 포획됩니다.
광합성
광합성은 식물, 조류 및 일부 박테리아가 햇빛에서 오는 에너지를 이용할 수 있도록하는 생물학적 과정입니다. 이 과정을 통해 식물은 빛 에너지를 사용하여 대기 중 이산화탄소와 토양에서 얻은 물을 포도당과 산소로 변환합니다.
빛은 복잡한 일련의 산화 및 환원 반응을 일으켜 빛 에너지를 광합성 과정을 완료하는 데 필요한 화학 에너지로 변환합니다. 포토 시스템은이 프로세스의 기능 단위입니다.
포토 시스템의 구성 요소
안테나 복합체
그것은 수백 개의 엽록소 분자 a와 훨씬 더 많은 양의 보조 안료와 피코 빌린을 포함하여 많은 수의 안료로 구성됩니다. 복잡한 안테나는 많은 양의 에너지를 흡수 할 수 있습니다.
그것은 깔때기처럼 작동하거나 태양에서 에너지를 포착하여 화학 에너지로 변환하여 반응 센터로 전달되는 안테나 (따라서 이름)처럼 작동합니다.
에너지 전달 덕분에 반응 센터의 분자 인 엽록소는 자체적으로 획득 한 것보다 훨씬 더 많은 빛 에너지를받습니다. 또한 엽록소 분자가 너무 많은 빛을 받으면 광산화되어 식물이 죽을 수 있습니다.
반응 센터
그것은 엽록소 a 분자, 일차 전자 수용체로 알려진 분자 및 이들을 둘러싼 수많은 단백질 소단위로 구성된 복합체입니다.
작동
일반적으로 반응 중심에 존재하고 광합성의 빛 반응을 시작하는 엽록소 분자는 광자를 직접 수신하지 않습니다. 안테나 복합체에 존재하는 일부 엽록소 분자와 함께 보조 안료는 빛 에너지를 받지만 직접 사용하지는 않습니다.
안테나 복합체에 의해 흡수 된이 에너지는 반응 중심의 엽록소 a로 전달됩니다. 엽록소 분자가 활성화 될 때마다 활성화 된 전자를 방출하여 1 차 전자 수용체에 흡수됩니다.
결과적으로 1 차 수용체는 감소하고 엽록소 a는 최종 전자 해방자 역할을하는 물 덕분에 전자를 회수하고 부산물로 산소를 얻습니다.
종류
광계 I
그것은 틸라코이드 막의 외부 표면에서 발견되며 엽록소 a와 카로티노이드 외에도 적은 양의 엽록소 b를 가지고 있습니다.
반응 중심에있는 엽록소 a는 700 나노 미터 (nm)의 파장을 더 잘 흡수하기 때문에 P700 (안료 700)이라고합니다.
광계 I에서는 페로 독신 그룹 (황화철)의 단백질 그룹이 최종 전자 수용체 역할을합니다.
광계 II
그것은 빛을 광합성으로 변환하는 과정에서 처음으로 작용하지만 첫 번째 광계 이후에 발견되었습니다. 틸라코이드 막의 내부 표면에서 발견되며 광계 I보다 엽록소 b의 양이 더 많습니다. 또한 엽록소 a, 피코 빌린 및 잔 토필을 포함합니다.
이 경우 반응 중심의 엽록소 a는 이전 경우와 같이 700nm 파장이 아닌 680nm 파장 (P680)을 더 잘 흡수합니다. 이 광계의 최종 전자 수용체는 퀴논입니다.
Photosystem II 다이어그램. 출처 : Kaidor의 원본 작업. .
광계 I과 II의 관계
광합성 과정에는 두 가지 광계가 모두 필요합니다. 작용하는 첫 번째 광계는 II로, 빛을 흡수하므로 반응 중심의 엽록소에있는 전자가 여기되고 1 차 전자 수용체가이를 포착합니다.
빛에 의해 여기 된 전자는 틸라코이드 막에 위치한 전자 수송 사슬을 통해 광계 I로 이동합니다. 이 변위는 수소 이온 (H +)이 멤브레인을 통해 틸라코이드의 루멘으로 이동하도록 허용하는 에너지 강하를 일으 킵니다.
수소 이온의 이동은 틸라코이드의 내강 공간과 ATP를 생성하는 역할을하는 엽록체 기질 사이에 에너지 차이를 제공합니다.
광계 I의 반응 중심에있는 엽록소는 광계 II에서 오는 전자를받습니다. 전자는 광계 I 주변에서 순환 전자 수송을 계속하거나 NADPH를 형성하는 데 사용될 수 있으며 그런 다음 캘빈 회로로 이동합니다.
참고 문헌
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