Concetti Chiave
- Il complesso antenna è un aggregato di pigmenti e proteine che raccoglie energia solare e la trasferisce al centro di reazione tramite risonanza induttiva.
- La composizione e le dimensioni del complesso antenna variano tra differenti organismi fotosintetici, con il numero di clorofille che può andare da centinaia a migliaia.
- Il trasferimento di energia nel complesso antenna avviene mediante il meccanismo di Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), portando l'energia di eccitazione al centro di reazione.
- Nel centro di reazione, l'energia di eccitazione provoca una reazione chimica di ossido-riduzione, con la clorofilla eccitata che trasferisce elettroni a un accettore.
- I fotosistemi I e II contengono clorofille speciali che partecipano al processo fotochimico, con il rilascio di ATP nello stroma tramite l'ATP sintasi.
Indice
Interazione tra pigmenti e proteine
insieme di pigmenti e proteine, che interagiscono a componenti apolari e si attaccano alla membrana. Questo aggregato si organizza secondo una logica ferrea. Pigmenti distributivi sulla periferia (esterna) ,raccolgono energia solare, questi vengono eccitati dai fotoni e trasmettono l’energia ai pigmenti adiacenti. L’energia sarà trasferita da pigmento a pigmento fino a raggiungere il centro di reazione.
Trasferimento di energia nei complessi antenna
Nel complesso antenna avviene esclusivamente il trasferimento di energia di eccitazione. Questo avviene tramite un processo di risonanza induttiva da una molecola di clorofilla esterna a una più vicina.
La composizione dei pigmenti nei complessi antenna può variare a seconda delle differenti classi di organismi fotosintetici (alghe,piante verdi).
Le dimensioni del complesso antenna possono variare considerevolmente, da 200-300 clorofille per un singolo centro di reazione nelle piante superiori fino a qualche migliaia di pigmenti in alcune alghe.
Meccanismo di risonanza induttiva
Meccanismo di risonanza induttiva: Fluorescence Resonance energy Transfer (FRET), è un evento fisico, c’è un trasferimento di energia di eccitazione da un pigmento all’altro fino a raggiungere il centro di reazione nel quale avviene una reazione chimica di ossido-riduzione.
L’energia di eccitazione viene incanalata con un flusso unidirezionale dai pigmenti del complesso antenna verso il centro di reazione. Più ci si avvicina al centro di reazione e più aumenta la lunghezza d’onda di assorbimento dei pigmenti. Quindi l’energia di eccitazione è più bassa in prossimità del centro di reazione rispetto alle regioni periferiche dell’antenna.
Nell’ambiente verrà rilasciata una piccola percentuale di energia sotto forma di calore.
Processo fotochimico e separazione di carica
Nel processo fotochimico l’elettrone è trasferito dalla clorofilla eccitata ad un accettore presente nel centro di reazione del fotosistema. Si verifica così un fenomeno che si chiama separazione di carica. Solo le clorofille speciali del centro di reazione possono effettuare il processo fotochimico.
Queste clorofille sono collocate in un complesso in modo tale da poter realizzare reazioni di ossidoriduzione.
Funzionamento dei fotosistemi I e II
Due fotosistemi I e II che contengono le clorofille speciali P680 e P700. Lacuna elettronica colmata con un altro elettrone può provenire da elementi differenti: nel fotosistema II è l'acqua, nel fotosistema I è uno dei trasportatori intermedi di elettroni che è la plastocianina.
Nel fotosistema I c’è la proteina ferredossina che trasferisce elettroni all'accettore finale.
Complesso dei plastochinoni che accettano e donano elettroni.
Complesso del citocromo B6F.
L’ATP viene rilasciato nello stroma dall’ATP sintasi.
Ci sono dei punti della catena dove vengono rilasciati i protoni nel lume, che serve per acidificarlo. Se si rende più evidente il gradiente di cariche tra stroma e lume. Il passaggio dei protoni, viene rilasciata energia che viene usata dalla testa dell’ATP sintasi, dove ci sono dei siti catalitici.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali del complesso antenna?
- Come avviene il trasferimento di energia nel complesso antenna?
- Qual è il ruolo del centro di reazione nel fotosistema?
- Quali sono le differenze tra i fotosistemi I e II?
Il complesso antenna è costituito da un insieme di pigmenti e proteine che interagiscono con componenti apolari e si attaccano alla membrana. I pigmenti, distribuiti sulla periferia, raccolgono energia solare e la trasferiscono ai pigmenti adiacenti fino a raggiungere il centro di reazione.
Il trasferimento di energia avviene tramite un meccanismo di risonanza induttiva, noto come Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), dove l'energia di eccitazione passa da un pigmento all'altro fino al centro di reazione, dove avviene una reazione chimica di ossido-riduzione.
Nel centro di reazione del fotosistema, l'elettrone viene trasferito dalla clorofilla eccitata a un accettore, causando una separazione di carica. Solo le clorofille speciali del centro di reazione possono effettuare il processo fotochimico, che coinvolge reazioni di ossidoriduzione.
I fotosistemi I e II contengono clorofille speciali, P680 e P700. Nel fotosistema II, l'elettrone mancante viene sostituito dall'acqua, mentre nel fotosistema I, proviene dalla plastocianina. La ferredossina nel fotosistema I trasferisce elettroni all'accettore finale, e l'ATP viene rilasciato nello stroma dall'ATP sintasi.
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