Los fotosistemas son unidades funcionales y estructurales de complejos proteicos involucrados en la fotosíntesis que juntos llevan a cabo la fotoquímica primaria de la fotosíntesis : la absorción de luz y la transferencia de energía y electrones . Los fotosistemas se encuentran en las membranas tilacoides de plantas, algas y cianobacterias que se encuentran dentro de los cloroplastos de plantas y algas, y en la membrana citoplasmática de bacterias fotosintéticas. Hay dos tipos de fotosistemas: I y II.
Centros de reacción [ editar ]
En el corazón de un fotosistema se encuentra el centro de reacción , que es una enzima que usa la luz para reducir las moléculas (proporcionar electrones). Este centro de reacción está rodeado de complejos captadores de luz que mejoran la absorción de la luz.
Existen dos familias de centros de reacción en los fotosistemas: centros de reacción de tipo I (como el fotosistema I ( P700 ) en los cloroplastos y en las bacterias de azufre verde) y los centros de reacción de tipo II (como el fotosistema II ( P680 ) en los cloroplastos y en las bacterias sin azufre). bacterias moradas). Los dos sistemas están originalmente relacionados, habiéndose diversificado a partir de un ancestro común. [1] [2]
Cada uno de los fotosistemas se puede identificar por la longitud de onda de la luz a la que es más reactivo (700 nanómetros para PSI y 680 nanómetros para PSII en cloroplastos), la cantidad y el tipo de complejo de captación de luz presente y el tipo de aceptor de electrones terminal utilizado. .
Los fotosistemas de tipo I utilizan proteínas de racimo de hierro-azufre similares a la ferredoxina como aceptores de electrones terminales, mientras que los fotosistemas de tipo II finalmente transportan electrones a un aceptor de electrones terminal de quinona . Ambos tipos de centros de reacción están presentes en los cloroplastos y las cianobacterias, y trabajan juntos para formar una cadena fotosintética única capaz de extraer electrones del agua, creando oxígeno como subproducto.
Estructura [ editar ]
Un centro de reacción comprende varias (> 24 o> 33) subunidades de proteínas, que proporcionan un andamio para una serie de cofactores. Los cofactores pueden ser pigmentos (como clorofila , feofitina , carotenoides ), quinonas o grupos de hierro-azufre. [3]
En la fotosíntesis oxigénica [ editar ]
Para la fotosíntesis oxigénica, se requieren ambos fotosistemas I y II . La fotosíntesis oxigénica puede ser realizada por plantas y cianobacterias; Se cree que las cianobacterias son las progenitoras de los cloroplastos de eucariotas que contienen fotosistema . Las bacterias fotosintéticas que no pueden producir oxígeno tienen un solo fotosistema similar a cualquiera de ellas .
Cuando el fotosistema II absorbe luz, los electrones en la clorofila del centro de reacción se excitan a un nivel de energía más alto y son atrapados por los aceptores de electrones primarios.
Los electrones fotoexcitados viajan a través del complejo citocromo b6f hasta el fotosistema I a través de una cadena de transporte de electrones en la membrana tilacoide . Esta caída de energía se aprovecha, (todo el proceso denominado quimiosmosis ), para transportar hidrógeno (H + ) a través de la membrana, hacia la luz tilacoide, para proporcionar una diferencia de energía potencial entre el espacio de la luz tilacoide y el estroma del cloroplasto, que equivale a un fuerza motriz del protón que se puede utilizar para generar ATP. Los protones son transportados por la plastoquinona . Si los electrones solo pasan una vez, el proceso se denomina fotofosforilación no cíclica.
Cuando el electrón alcanza el fotosistema I, llena el déficit de electrones de la clorofila del centro de reacción del fotosistema I. El ATP se genera cuando la ATP sintasa transporta los protones presentes en la luz al estroma, a través de la membrana. Los electrones pueden continuar pasando por el transporte cíclico de electrones alrededor de PS I o pasar, a través de la ferredoxina, a la enzima NADP + reductasa. Se agregan electrones e iones de hidrógeno a NADP + para formar NADPH. Este agente reductor se transporta al ciclo de Calvin para reaccionar con el glicerato 3-fosfato , junto con el ATP para formar gliceraldehído 3-fosfato , el bloque de construcción básico a partir del cual las plantas pueden producir una variedad de sustancias.
Ver también [ editar ]
- Reacción a la luz
- Fotoinhibición
- Centro de reacción fotosintética
Referencias [ editar ]
- ^ Sadekar S, Raymond J, Blankenship RE (noviembre de 2006). "Conservación de proteínas de membrana relacionadas lejanamente: los centros de reacción fotosintética comparten un núcleo estructural común" . Biología Molecular y Evolución . 23 (11): 2001–7. doi : 10.1093 / molbev / msl079 . PMID 16887904 .
- ^ Orf GS, Gisriel C, Redding KE (octubre de 2018). "Evolución de los centros de reacción fotosintéticos: conocimientos de la estructura del centro de reacción de heliobacterias". Investigación de la fotosíntesis . 138 (1): 11–37. doi : 10.1007 / s11120-018-0503-2 . OSTI 1494566 . PMID 29603081 . S2CID 4473759 .
- ^ Jagannathan, B; Golbeck, JH (2009). Fotosíntesis: microbiana . Enciclopedia de Microbiología, 3ª ed . págs. 325–341. doi : 10.1016 / B978-012373944-5.00352-7 . ISBN 9780123739445.
Enlaces externos [ editar ]
- Fotosistemas I + II: Imperial College, Barber Group
- Fotosistema I: molécula del mes en el banco de datos de proteínas
- Fotosistema II: molécula del mes en el banco de datos de proteínas
- Fotosistema II: ANU
- UMich Orientación de proteínas en membranas Superfamilia »1.1.002. Fotosistemas (7 familias) - Base de datos de orientaciones de proteínas en membranas (OPM) en Wayback Machine (archivado el 13 de octubre de 2017) - Posiciones espaciales calculadas de centros de reacción fotosintética y fotosistemas en la membrana
- Rutherford AW, Faller P (enero de 2003). "Fotosistema II: perspectivas evolutivas" . Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 358 (1429): 245–53. doi : 10.1098 / rstb.2002.1186 . PMC 1693113 . PMID 12594932 .
