يختلف المعقدان الرئيسيان لبروتين الأغشية متعدد الوحدات في طول الموجة الممتص ، حيث يمتص النظام الضوئي I أو PS 1 الطول الموجي الأطول للضوء وهو 700 نانومتر بينما يمتص النظام الضوئي II أو PS 2 الطول الموجي الأقصر للضوء 680 نانومتر .
ثانيًا ، يتم تجديد كل نظام ضوئي بواسطة الإلكترونات ، بعد فقد الإلكترون ، لكن المصادر مختلفة حيث يحصل PS II على إلكترونات من الماء بينما يكتسب PS I إلكترونات من PS II من خلال سلسلة نقل إلكترون.
تشارك النظم الضوئية في عملية التمثيل الضوئي وتوجد في أغشية ثيلاكويد من الطحالب والبكتيريا الزرقاء وخاصة في النباتات. نعلم جميعًا أن النباتات والكائنات الضوئية الأخرى تجمع الطاقة الشمسية التي تدعمها جزيئات الصبغ الممتصة للضوء الموجودة في الأوراق.
يتم تحويل الطاقة الشمسية الممتصة أو الطاقة الخفيفة في الأوراق إلى طاقة كيميائية في المرحلة الأولى من عملية البناء الضوئي. تخضع هذه العملية لسلسلة من التفاعلات الكيميائية المعروفة باسم التفاعلات المعتمدة على الضوء.
أصباغ التمثيل الضوئي مثل الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب والكاروتينات موجودة في أغشية ثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء. يتكون النظام الضوئي من مجمعات الحصاد الضوئي ، والتي تتكون من 300-400 كلوروفيل وبروتينات وأصباغ أخرى. تصبح هذه الصبغات متحمسة بعد امتصاص الفوتون ، ثم يتم تحويل أحد الإلكترونات إلى مدار أعلى طاقة.
يمرر الصباغ المتحمس طاقته إلى الصباغ المجاور عن طريق نقل طاقة الرنين ، وهذا هو التفاعل الكهرومغناطيسي المباشر. علاوة على ذلك ، بدورها ، فإن الصباغ المجاور ينقل الطاقة إلى الصباغ وتتكرر العملية عدة مرات. تعمل جزيئات الصبغ هذه معًا على تجميع طاقتها وتمريرها نحو الجزء المركزي من النظام الضوئي المعروف باسم مركز التفاعل.
على الرغم من أن النظامين الضوئيين في التفاعلات التي تعتمد على الضوء حصلوا على اسمهم في السلسلة ، فقد تم اكتشافهم ، لكن النظام الضوئي الثاني (PS II) يأتي أولاً في المسار في تدفق الإلكترون ثم النظام الضوئي الأول (PSI). في هذا المحتوى ، سوف نستكشف الفرق بين نوعي نظام الصور pf ووصف موجز لهم.
رسم بياني للمقارنة
| أساس المقارنة | نظام الصور الأول (PS I) | نظام الصور 2 (PS II) |
|---|---|---|
| المعنى | يستخدم نظام الصور I أو PS I الطاقة الضوئية لتحويل NADP + إلى NADPH2. وهو يشمل P700 والكلوروفيل والأصباغ الأخرى. | نظام الصور الثاني أو PS II هو مركب البروتين الذي يمتص الطاقة الضوئية ، بما في ذلك P680 والأصباغ الكلوروفيل والإكسسوارات وينقل الإلكترونات من الماء إلى بلاستوكينون وبالتالي يعمل على تفكك جزيئات الماء وينتج البروتونات (H +) و O2. |
| موقعك | يقع على السطح الخارجي لغشاء ثيلاكويد. | يقع على السطح الداخلي لغشاء ثيلاكويد. |
| مركز تصوير أو مركز رد فعل | P700 هو مركز الصور. | P680 هو مركز الصور. |
| يمتص طول الموجة | تمتص الصبغات الموجودة في النظام الضوئي 1 أطوال موجية أطول من الضوء وهي 700 نانومتر (P700). | تمتص الصبغات الموجودة في النظام الضوئي 2 أطوال موجية أقصر للضوء وهي 680 نانومتر (P680). |
| الفسفرة الضوئية | يشارك هذا النظام في كل من الفسفرة الضوئية الدورية وغير الدورية. | يشارك هذا النظام في كل من الفسفرة الضوئية الدورية. |
| التحلل الضوئي | لا يحدث تحلل ضوئي. | يحدث التحلل الضوئي في هذا النظام. |
| أصباغ | يحتوي نظام الصور الأول أو PS 1 على الكلوروفيل A-670 والكلوروفيل A-680 والكلوروفيل A-695 والكلوروفيل A-700 والكلوروفيل B والكاروتينات. | يحتوي نظام الصور الثاني أو PS 2 على الكلوروفيل A-660 ، والكلوروفيل A-670 ، والكلوروفيل A-680 ، والكلوروفيل A-695 ، والكلوروفيل A-700 ، والكلوروفيل B ، والزنثوفيلس والفيكوبيلين. |
| نسبة أصباغ الكلوروفيل كاروتينويد | 20-30: 1. | 3-7: 1. |
| وظيفة | تتمثل الوظيفة الأساسية للنظام الضوئي I في تركيب NADPH ، حيث يتلقى الإلكترونات من PS II. | الوظيفة الأساسية للنظام الضوئي الثاني هي التحلل المائي للماء وتوليف ATP. |
| التكوين الأساسي | يتكون PSI من وحدتين فرعيتين هما psaA و psaB. | يتكون PS II من وحدتين فرعيتين مكونتين من D1 و D2. |
تعريف نظام الصور 1
يقع نظام الصور الأول أو PSI في غشاء ثايلاكويد وهو مركب بروتين متعدد الوحدات موجود في النباتات والطحالب الخضراء. الخطوة الأولى الأولى في حبس الطاقة الشمسية ثم التحويل عن طريق نقل الإلكترونات المدفوع بالضوء. PS I هو النظام الذي يتم فيه جمع الكلوروفيل والأصباغ الأخرى واستيعاب الطول الموجي للضوء عند 700 نانومتر. وهي سلسلة التفاعل ، ويتكون مركز التفاعل من الكلوروفيل a-700 ، مع وحدتين فرعيتين هما psaA و psaB.
الوحدات الفرعية لـ PSI أكبر من الوحدات الفرعية PS II. يتكون هذا النظام أيضًا من الكلوروفيل a-670 والكلوروفيل a-680 والكلوروفيل a-695 والكلوروفيل ب والكاروتينات. يتم نقل الفوتونات الممتصة إلى مركز التفاعل بمساعدة الأصباغ المساعدة. يتم إطلاق الفوتونات أيضًا من قبل مركز التفاعل كإلكترونات عالية الطاقة ، والتي تخضع لسلسلة من حاملات الإلكترونات وتستخدم أخيرًا بواسطة NADP + reductase. يتم إنتاج NADPH من خلال إنزيم NADP + reductase من إلكترونات عالية الطاقة. يستخدم NADPH في دورة كالفين.
لذلك ، فإن الهدف الرئيسي لمجمع البروتين الغشائي المتكامل الذي يستخدم الطاقة الضوئية لإنتاج ATP و NADPH. النظام الضوئي الأول معروف أيضًا باسم أوكسيدوروكتاز بلاستوسيانين-فيريدوكسين.
تعريف نظام الصور 2
نظام الصور الثاني أو PS II هو مركب البروتين المضمن الغشائي ، ويتكون من أكثر من 20 وحدة فرعية وحوالي 100 عامل مساعد. يتم امتصاص الضوء بواسطة الأصباغ مثل الكاروتينات والكلوروفيل والفيكوبيلين في المنطقة المعروفة باسم الهوائيات ، ثم يتم نقل هذه الطاقة المثارة إلى مركز التفاعل. المكون الرئيسي هو الهوائيات المحيطية التي تشارك في الضوء الممتص مع الكلوروفيل والأصباغ الأخرى. يتم هذا التفاعل في المجمع الأساسي وهو موقع تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون الأولية.
كما ناقشنا سابقًا ، يمتص PS II الضوء عند 680 نانومتر ، ويدخل في حالة الطاقة العالية. يتبرع P680 بإلكترون وينتقل إلى pheophytin ، وهو مستقبل الإلكترون الأساسي. بمجرد أن يفقد P680 إلكترونًا ويكتسب شحنة موجبة ، فإنه يحتاج إلى إلكترون للتجديد يتم تحقيقه عن طريق تقسيم جزيئات الماء.
تحدث أكسدة الماء في مركز المنغنيز أو عنقود Mn4OxCa . يؤكسد مركز المنجنيز جزيئين في وقت واحد ، ويستخرج أربعة إلكترونات وبالتالي ينتج جزيءًا من O2 ويطلق أربعة أيونات H +.
هناك آلية متناقضة مختلفة للعملية المذكورة أعلاه في PS II ، على الرغم من استخدام البروتونات والإلكترونات المستخرجة من الماء لتقليل NADP + وفي إنتاج ATP. يُعرف نظام الصور الثاني أيضًا باسم ماء بلاستوكينون أوكسيدوركتاز ويقال بأنه أول مركب بروتين في تفاعل الضوء.
الاختلافات الرئيسية بين نظام الصور الأول ونظام الصور الثاني
ستعطي النقاط المعطاة الاختلاف بين النظام الضوئي الأول والنظام الضوئي الثاني:
- Photosystem I أو PS I و Photosystem II أو PS II هي مجمع بروتين ، والهدف الرئيسي هو إنتاج الطاقة (ATP و NADPH2) ، والتي تستخدم في دورة كالفين ، يستخدم PSI طاقة خفيفة لتحويل NADP + إلى NADPH2. يتضمن P700 والكلوروفيل والأصباغ الأخرى ، في حين أن PS II هو المركب الذي يمتص الطاقة الضوئية ، ويشمل P680 ، الكلوروفيل والأصباغ الإضافية وينقل الإلكترونات من الماء إلى بلاستوكينون وبالتالي يعمل على تفكك جزيئات الماء وينتج البروتونات (H +) و O2.
- يقع نظام الصور الأول على السطح الخارجي لغشاء ثايلاكويد ويرتبط بمركز التفاعل الخاص المعروف باسم P700 ، في حين يقع PS II على السطح الداخلي لغشاء ثيلاكويد ويعرف مركز التفاعل باسم P680.
- تمتص الصبغات الموجودة في النظام الضوئي 1 أطوال موجية أطول من الضوء وهي 700 نانومتر (P700) ، من ناحية أخرى ، تمتص أصباغ النظام الضوئي 2 أطوال موجية أقصر للضوء والتي تبلغ 680 نانومتر (P680).
- يشارك الفسفرة الضوئية في PS I في كل من الفسفرة الضوئية الدورية وغير الدورية ، ويشارك PS II في كل من الفسفرة الضوئية الدورية.
- لا يحدث تحلل ضوئي في PS I ، على الرغم من أنه يحدث نظام ضوئي II.
- يحتوي نظام الصور I أو PS I على الكلوروفيل A-670 ، والكلوروفيل A-680 ، والكلوروفيل A-695 ، والكلوروفيل A-700 ، والكلوروفيل B ، والكاروتينات بنسبة 20-30: 1 ، بينما في نظام الصور 2 أو PS 2 يحتوي على الكلوروفيل A-660 ، الكلوروفيل A-670 ، الكلوروفيل A-680 ، الكلوروفيل A-695 ، الكلوروفيل A-700 ، الكلوروفيل B ، xanthophylls و phycobilins بنسبة 3-7: 1.
- الوظيفة الأساسية للنظام الضوئي الأول في تركيب NADPH ، حيث يتلقى الإلكترونات من PS II ، والنظام الضوئي الثاني في التحلل المائي للماء وتوليف ATP.
- يتكون التكوين الأساسي في PSI من وحدتين فرعيتين هما psaA و psaB ، ويتكون PS II من وحدتين فرعيتين مكونتين من D1 و D2.
استنتاج
لذلك يمكننا القول أنه في النباتات يشمل التمثيل الضوئي عمليتين ؛ التفاعلات التي تعتمد على الضوء ، وتفاعل امتصاص الكربون الذي يُعرف أيضًا باسم التفاعلات المظلمة. في تفاعلات الضوء ، تمتص الصبغات الضوئية والكلوروفيل الضوء وتتحول إلى ATP و NADPH (الطاقة).
