Die beiden wichtigsten mehrgliedrigen Membranproteinkomplexe unterscheiden sich in ihren Absorptionswellenlängen, wobei Photosystem I oder PS 1 Licht der längeren Wellenlänge, 700 nm, absorbiert, während Photosystem II oder PS 2 Licht der kürzesten Wellenlänge, 680 nm, absorbiert.
Zweitens füllt sich jedes Photosystem mit Elektronen auf, nachdem es Elektronen verloren hat, aber die Quellen sind unterschiedlich, wobei PS II Elektronen aus Wasser gewinnt, während PS I über die Elektronentransportkette Elektronen aus PS II gewinnt.
Photosysteme sind an der Photosynthese beteiligt und kommen in den Thylakoidmembranen von Algen, Cyanobakterien und hauptsächlich Pflanzen vor. Wir alle wissen, dass Pflanzen und andere photosynthetische Organismen mithilfe lichtabsorbierender Pigmentmoleküle in Blättern Sonnenenergie gewinnen.
Die aufgenommene Sonnenenergie bzw. Lichtenergie wird in den Blättern in der ersten Stufe der Photosynthese in chemische Energie umgewandelt. Dieser Prozess durchläuft eine Reihe chemischer Reaktionen, die als lichtabhängige Reaktionen bezeichnet werden.
Photosynthetische Pigmente wie Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoide finden sich in den Thylakoidmembranen von Chloroplasten. Das Photosystem bildet lichtsammelnde Komplexe, die aus 300–400 Chlorophyllen, Proteinen und anderen Pigmenten bestehen. Diese Pigmente werden nach der Absorption eines Photons angeregt und dann bewegt sich eines der Elektronen auf ein höheres Orbital.
Ein angeregtes Pigment überträgt seine Energie durch resonante Energieübertragung, eine direkte elektromagnetische Wechselwirkung, auf ein benachbartes Pigment. Benachbarte Pigmente wiederum übertragen ihre Energie auf das Pigment, und dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals. Zusammen sammeln diese Pigmentmoleküle Energie und bewegen sich in Richtung des zentralen Teils des Photosystems, dem sogenannten Reaktionszentrum.
Obwohl die beiden Photosysteme in lichtabhängigen Reaktionen in der Reihenfolge ihrer Entdeckung benannt sind, befindet sich das Photosystem II (PSII) an erster Stelle im Weg des Elektronenflusses, gefolgt vom Photosystem I (PSI). In diesem Inhalt werden wir den Unterschied zwischen den beiden Arten von Photosystemen sehen und sie kurz beschreiben.
Inhalt: Photosystem I und Photosystem II
- Vergleichstabelle
- Definition
- wesentliche Unterschiede
- Anwendung
Vergleichstabelle
| Vergleichsbasis | Photosystem I (PS I) | Fotosustav II (PS II) |
|---|---|---|
| Bedeutung | Das Photosystem I oder PS I nutzt Lichtenergie, um NADP+ in NADPH2 umzuwandeln. Daran sind P700, Chlorophyll und andere Pigmente beteiligt. | Photosystem II oder PS II ist ein Proteinkomplex, der Lichtenergie absorbiert und, einschließlich P680, Chlorophyll und akzessorischer Pigmente, Elektronen von Wasser auf Plastoquinon überträgt und so Wassermoleküle dissoziiert und Protonen (H+) und O2 erzeugt. |
| Alter | Es befindet sich auf der Außenfläche der Thylakoidmembran. | Es befindet sich auf der Innenfläche der Thylakoidmembran. |
| Photozentrum oder Reaktionszentrum | Das P700 ist ein fotografisches Zentrum. | Der P680 ist ein Foto-Hub. |
| Absorptionswellenlänge | Die Pigmente im Photosystem 1 absorbieren Licht mit längerer Wellenlänge, insbesondere 700 nm (P700). | Die Pigmente im Photosystem 2 absorbieren kürzere Lichtwellenlängen, nämlich 680 nm (P680). |
| Photophosphorylierung | Dieses System ist an der zyklischen und nichtzyklischen Photophosphorylierung beteiligt. | Dieses System ist auch an der zyklischen Photophosphorylierung beteiligt. |
| Photolyse | Eine Photolyse findet nicht statt. | In diesem System findet Photolyse statt. |
| Pigmente | Fotosustav I ili PS 1 enthält Chlorophyll A-670, Chlorophyll A-680, Chlorophyll A-695, Chlorophyll A-700, Chlorophyll B und Carotinoide. | Photosystem II und PS 2 enthalten Chlorophyll A-660, Chlorophyll A-670, Chlorophyll A-680, Chlorophyll A-695, Chlorophyll A-700, Chlorophyll B, Xanthophyll und Phycobilin. |
| Pigmentiertes Chlorophyll-Carotinoid-Verhältnis | 20-30 :1. | 3-7:1. |
| Funktion | Die Hauptfunktion des Photosystems I ist die Synthese von NADPH, wobei die Elektronen von PS II erhalten bleiben. | Die Hauptfunktion des Photosystems II ist die Hydrolyse von Wasser und die Synthese von ATP. |
| Kernzusammensetzung | PSI besteht aus zwei Untereinheiten, psaA und psaB. | PS II besteht aus zwei Untereinheiten, bestehend aus D1 und D2. |
Photosystem I Definition
Das Photosystem I oder PSI befindet sich in der Thylakoidmembran und ist ein mehrgliedriger Proteinkomplex, der in grünen Pflanzen und Algen vorkommt. Der erste Schritt ist die Einfangung von Sonnenenergie, gefolgt von der Umwandlung durch lichtgetriebenen Elektronentransfer. PS I ist ein System, in dem Chlorophyll und andere Pigmente aggregieren und Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm absorbieren. Dies ist eine Reaktionssequenz und das Reaktionszentrum besteht aus Chlorophyll a-700 mit zwei Untereinheiten, psaA und psaB.
PSI-Untereinheiten sind größer als PS II-Untereinheiten. Dieses System besteht auch aus Chlorophyll a-670, Chlorophyll a-680, Chlorophyll a-695, Chlorophyll b und Carotinoiden. Die absorbierten Photonen werden über akzessorische Pigmente zum Reaktionszentrum transportiert. Die Photonen werden dann vom Reaktionszentrum als hochenergetische Elektronen freigesetzt, die eine Reihe von Elektronenträgern passieren und schließlich von der NADP+-Reduktase verwendet werden. Aus diesen hochenergetischen Elektronen wird durch das Enzym NADP+-Reduktase NADPH erzeugt. NADPH wird im Calvin-Zyklus verwendet.
Daher ist Licht der Hauptzweck des integralen Membranproteinkomplexes, der Lichtenergie zur Produktion von ATP und NADPH nutzt. Das Photosystem I wird auch Ferderoxin-Plastocyanin-Oxidoreduktase genannt.
Definition des Photosystems II
Photosystem II oder PS II ist ein membrangebundener Proteinkomplex, der aus mehr als 20 Untereinheiten und rund 100 Cofaktoren besteht. Licht wird von Pigmenten wie Carotinoiden, Chlorophyll und Phycobilin in einem Bereich namens Antenne absorbiert und die angeregte Energie wird auf das Reaktionszentrum übertragen. Der Hauptbestandteil sind die peripheren Antennen, die zusammen mit Chlorophyll und anderen Pigmenten an der Lichtabsorption beteiligt sind. Diese Reaktion findet im zentralen Komplex statt, in dem die ersten Elektronentransferkettenreaktionen stattfinden.
Wie oben erwähnt, absorbiert PS II Licht mit einer Wellenlänge von 680 nm und geht in einen Hochenergiezustand über. P680 spendet ein Elektron und gibt es an Phäophytin ab, das der Hauptelektronenakzeptor ist. Nachdem P680 ein Elektron verloren und eine positive Ladung gewonnen hat, benötigt es ein Elektron, um sich zu regenerieren, was durch die Spaltung von Wassermolekülen geschieht.
Die Oxidation von Wasser findet am Manganzentrum oder der Mn4OxCa-Gruppe statt. Das Manganzentrum oxidiert zwei Moleküle gleichzeitig, entzieht dabei vier Elektronen, erzeugt ein O2-Molekül und setzt vier H+-Ionen frei.
Es gibt mehrere widersprüchliche Mechanismen für den oben genannten Prozess in PS II, bei dem aus Wasser extrahierte Protonen und Elektronen verwendet werden, um NADP+ zu reduzieren und ATP zu produzieren. Photosystem II ist auch als wässrige Plastoquinonoxidoreduktase bekannt und gilt als der erste Proteinkomplex, der auf Licht reagiert.
Hauptunterschiede zwischen Photosystem I und Photosystem II
Folgende Punkte sollen die Unterschiede zwischen Photosystem I und Photosystem II verdeutlichen:
- Photosystem I oder PS I und Photosystem II oder PS II ist ein durch Proteine vermittelter Komplex mit dem Hauptzweck, Energie (ATP und NADPH2) zu erzeugen, die im Calvin-Zyklus verwendet wird. PSI nutzt Lichtenergie, um NADP+ zur Umwandlung in NADPH2 umzuwandeln. Enthält P700 , Chlorophyll und andere Pigmente, wohingegen PS II ein lichtenergieabsorbierender Komplex ist, der P680, Chlorophyll und weitere Pigmente enthält und Elektronen von Wasser auf Plastoquinon überträgt, wodurch die Dissoziation von Wassermolekülen und die Produktion von Protonen (H+) und O2 beeinflusst werden.
- Das Photosystem I befindet sich auf der Außenfläche der Thylakoidmembran und ist mit einem spezifischen Reaktionszentrum namens P700 verbunden, während sich PS II auf der Innenfläche der Thylakoidmembran befindet und das Reaktionszentrum P680 genannt wird.
- Die Pigmente in Photo Matrix 1 absorbieren Licht mit längeren Wellenlängen, genauer gesagt 700 nm (P700), die Pigmente in Photo Matrix 2 absorbieren dagegen Licht mit kürzeren Wellenlängen, genauer 680 nm (P680). ).
- Die Photophosphorylierung in PS I ist an der zyklischen und nichtzyklischen Photophosphorylierung beteiligt, und PS II ist an beiden zyklischen Photophosphorylierungen beteiligt.
- Die Photolyse erfolgt nicht im PS I, sondern im Photosystem II.
- Photosystem I oder PS I enthält Chlorophyll A-670, Chlorophyll A-680, Chlorophyll A-695, Chlorophyll A-700, Chlorophyll B und Carotinoide im Verhältnis 20-30:1, während Photosystem II oder PS 2 Chlorophyll A-660 enthält , Chlorophyll A-670, Chlorophyll A-680, Chlorophyll A-695, Chlorophyll A-700, Chlorophyll B, Xanthophylle und Phycobiline im Verhältnis 3-7:1.
- Die Grundfunktion des Photosystems I ist die Synthese von NADPH, das Elektronen von PS II empfängt, und des Photosystems II – Hydrolyse von Wasser und Synthese von ATP.
- PSI besteht aus zwei Untereinheiten, psaA und psaB, und PS II besteht aus zwei Untereinheiten, D1 und D2.
Anwendung
Wir können also sagen, dass die Photosynthese in Pflanzen zwei Prozesse umfasst; lichtabhängige Reaktionen und die Kohlenstofffixierungsreaktion, die fälschlicherweise auch als Dunkelreaktionen bezeichnet wird. Bei Lichtreaktionen absorbieren photosynthetische Pigmente und Chlorophyll Licht und wandeln es in ATP und NADPH (Energie) um.
FAQs
Warum P680 und P700? ›
Die speziellen Chlorophyll a-Paare der beiden Photosysteme absorbieren unterschiedliche Wellenlängen des Lichts. Das spezielle Paar im PSII absorbiert am besten bei 680 nm, während das spezielle Paar im PSI am besten bei 700 nm absorbiert. Aus diesem Grund werden die speziellen Paare P680 bzw. P700 genannt.
Was macht das Photosystem 1? ›Im Photosystem I wird ein starkes Reduktionsmittel (NADPH) für die Synthese organischer Stoffe aus Kohlenstoffdioxid und Wasser gebildet und Lichtenergie in eine für diese Biosynthese geeignete Energiequelle Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt.
Was passiert in Photosystem 2? ›Im Photosystem II werden in einem Zyklus mittels 4 Lichtquanten Elektronen vom Wasser an ein Chinon übertragen und somit ein Protonengradient über die Membran generiert. Dabei entsteht als Nebenprodukt Sauerstoff. Im Photosystem I führt der lichtgetriebene Elektronentransfer zur Synthese von NADPH+H+.
Was ist der Unterschied zwischen Photosystem 1 und 2? ›Die beiden Photosysteme besitzen unterschiedliche Aufgaben: Photosystem II nutzt Lichtenergie für die Spaltung eines Wassermoleküls, was für die Bildung von Elektronen, Protonen und Sauerstoff sorgt. Photosystem I benötigt Lichtenergie, um zwei Elektronen auf NADP+ zu übertragen und es zu NADPH zu reduzieren.
Welche Fotosysteme gibt es? ›Lexikon der Biologie Photosysteme
Bei der Photosynthese existieren Photosystem I und Photosystem II nebeneinander ( vgl. Abb. ). Sie unterscheiden sich einerseits in der Lage des Absorptionsmaximums (700 nm bzw. 680 nm), andererseits in ihren Redoxpotentialen – sowohl im angeregten (Anregung) wie im Grundzustand.
Die Bildung von einem Mol Glukose benötigt 6 Mol CO2, der Calvin-Zyklus muss dazu sechsmal durchlaufen werden.
Wo ist das Photosystem 2? ›Das Photosystem II (auch PSII) ist ein Proteinkomplex, in dem der erste Schritt der Lichtreaktion im Rahmen der Photosynthese stattfindet. Das PSII ist in die Thylakoidmembran von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien eingebettet und ragt zu beiden Seiten in das Stroma bzw. Lumen.
Wo befindet sich das Photosystem 2? ›Photosystem II (PSII) ist ein Komplex von Membranproteinen, die in der Thylakoidmembran höherer Pflanzen und Algen vorkommen.
Wie ist ein Photosystem aufgebaut? ›Pflanzliche Photosysteme bestehen aus einer Ansammlung von Proteinen und Pigment-Molekülen (Chlorophylle und Carotinoide). Sie befinden sich in der Thylakoid-Membran der Chloroplasten. Durch die Lichtreaktion der Photosynthese wandeln sie Lichtenergie in chemische Energie um.
Was ist das Z Schema? ›Z-Schema, Zick-Zack-Schema, ein mechanistisches Modell der Photosynthese, wonach die O2-Produktion im wesentlichen auf zwei in Serie geschalteten Photosystemen beruht.
Warum Ohne Licht keine ATP-Bildung? ›
Die ATP-Bildung unter Spaltung von Wasser wird als lichtabhängige Reaktion der Fotosynthe- se bezeichnet, da sie nur mithilfe von Lichtenergie abläuft. Im zweiten Teil der Fotosynthese, der lichtunabhängigen Reaktion, im Stroma, der Grundsubstanz der Chloroplasten, wird kein Licht mehr benötigt.
Wie funktionieren die Fotosysteme? ›Fotosysteme absorbieren mithilfe der Fotosynthesepigmente die Lichtenergie. Die absorbierte Lichtenergie wird innerhalb des Fotosystems zu einem Reaktionszentrum weitergeleitet. Dort werden Elektronen auf ein höheres Energieniveau gebracht und stehen für zwei verschiedene Elektronentransporte zur Verfügung.
Was sind C4 Pflanzen einfach erklärt? ›Bei C4-Pflanzen ist das erste Produkt der Fotosynthese ein Kohlenstoffkörper mit vier Kohlenstoff (C)-Atomen - daher der Name. Nur etwa drei Prozent aller Pflanzenarten weltweit sind C4-Pflanzen. Die meisten anderen Pflanzen sind C3-Pflanzen: Bei ihnen hat das erste Produkt der Fotosynthese drei C-Atome.
Wo findet die synthesereaktion statt? ›Chloroplasten – Ort der Photosynthese
Sowohl die Lichtreaktion als auch die Dunkelreaktion finden in den Chloroplasten in pflanzlichen Zellen statt. Sie sind der Ort der Photosynthese.
Was ist die lichtabhängige Reaktion? Einfach erklärt ist die lichtabhängige Reaktion die Primärreaktion der Fotosynthese und der Teilprozess, der durch das Sonnenlicht aktiviert wird. Die Lichtenergie der Sonnenstrahlen trifft auf das Fotosystem I (P700) und Fotosystem II (P680) auf.
Warum können Pflanzen nur rotes und blaues Licht absorbieren? ›Das Absorptionsspektrum des Blattgrüns
Die unmittelbare Ursache für die Tatsache, dass hauptsächlich im blauen und roten Licht Sauerstoff produziert wird, liegt begründet in den chemisch-physikalischen Eigenschaften des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll. Oben sehen Sie das Absorptionsspektrum des Chlorophylls.
Beide Arten absorbieren auch Licht anderer Wellenlängen, jedoch mit geringerer Intensität. Allerdings absorbieren beide Typen kaum grünes Licht. Blätter erscheinen also grün, weil gerade dieses Licht zu unseren Augen reflektiert wird anstatt von den Blättern absorbiert zu werden.