Concetti Chiave
- Il complesso di membrana integrale è responsabile del rilascio di ossigeno e del trasferimento di elettroni dalla fotolisi dell'acqua alla clorofilla P680.
- Il plastochinone Qa e Qb svolgono ruoli distintivi nel trasferimento di elettroni, con Qb in grado di accettare due elettroni e stabilizzarsi prelevando H+ dallo stroma.
- Gli stati di ossidazione del manganese (S0-S4) sono fondamentali per il processo fotosintetico, S4 è l'unico a ossidare H2O e rilasciare protoni.
- Il complesso multiproteico collega il fotosistema I e II, con la plastocianina che funge da shuttle per il trasferimento di elettroni.
- Il flusso ciclico di elettroni contribuisce alla sintesi di ATP, ottimizzando il rapporto ATP/NADPH e proteggendo i fotosistemi dallo stress ambientale.
Indice
Complesso di membrana integrale
Complesso di membrana integrale con peptidi.
Sul versante del lume c’è l’ OEC, complesso deputato al rilascio dell’ossigeno molecolare. Qui la molecola d'acqua viene scissa liberando elettroni e allo stesso tempo viene rilasciato O2 e protoni.
D1 e D2 sono dei polipeptidi, la loro organizzazione consente di creare una cavità interna dove si posiziona la clorofilla speciale P680. Quest’ultima viene mantenuta lì, posizionata in modo tale da ricevere elettroni dalla fotolisi dell’acqua, che fanno un percorso che coinvolge un residuo di tirosina (Yz) sulla proteina D1, li dona poi alla clorofilla P680. D1 ha inoltre un rapido "turnover" perché sensibile danno fotochimico. La lacuna elettronica viene quindi colmata.
La P680 si eccita,cede il proprio elettrone al suo accettore primaria PHEO (feofitina), molecola di clorofilla senza il magnesio, prende elettrone e a sua volta lo cede al plastochinone Qa.
Qual è il ruolo del plastochinone?
Esistono due tipi di plastochinone sono stati denominati Qa e Qb.
- Qa accetta solo un elettrone per volta.
- Qb è fatto in modo tale da ricevere due elettroni.
Quando qB ha ricevuto due elettroni e si trova nella forma ridotta, Qb deve per stabilizzarsi, deve prelevare due H+ dallo stroma per diventare plastochinone ridotto, diventando plastochinolo.
Ossidazione e stati del manganese
Si trovano gli ioni manganese e possono subire delle ossidazione raggiungendo degli stati che sono stati definiti S0,S1,S2,S3,S4. Ogni evento di fotolisi, ossidazione dell’acqua, rilascia dei protoni.
S4: abbiamo 4 cariche positive, è instabile ed è l’unico in grado di ossidare H2O. Gli elettroni vengono presi in carico dal manganese. S4 diventa S0. Transizione attraverso stadi successivi,avviene perché c’è un input di energia. Man mano vengono persi elettroni e ceduti all’Yz.
Siamo a livello di plastochinoni.
Complesso multiproteico e fotosistemi
Complesso multiproteico-presenza di numerosi gruppi prostetici.
Comprende: proteina Fe-S di Rieske, citocromo f,citocromo b6 e subunità IV.
Collega il fotosistema I e fotosistema II.
La plastocianina fa da shuttle trasferendo elettroni dal complesso citocromo al fotosistema I.
Complesso multiproteico caratterizzato dalla presenza di numerosi gruppi prostetici.
Il gruppo eme è un complesso chimico tipico di componenti.
Il centro di reazione del PS-I è racchiuso in un complesso multiproteico dove si localizza la clorofilla speciale P700.
Gli elettroni viaggiano attraverso proteine che contengono gruppi Fe-S.
Sul versante dello stroma si trova la ferredossina, ha ruolo importante nel controllo del processo fotosintetico.
Attraverso il trasportatore intermedio, flavoproteina ferredossina NADP reduttasi che riduce NADP+ a NADPH. otteniamo il NADPH. LH1 è l’accettore antenna del fotosistema I che riceve la pioggia di fotoni.
L’ultima reazione è catalizzata dalla flavoproteina ferredossina-NADP reduttasi (FNR).
Trasporto elettronico e sintesi ATP
In determinate condizioni si può verificare un flusso ciclico di elettroni che passano dalla porzione ridotta del PSI al citocromo b6f e poi tornano al PSI.
Sovrapponendo al trasporto lineare di elettroni, il flusso ciclico, avviene un rilascio ulteriore di protoni nel lume, questi protoni sono utilizzati per la sintesi di ATP.
Il trasporto ciclico di elettroni è essenziale per ottimizzare la sintesi di ATP. Incrementare il rapporto ATP/NADPH in condizioni sfavorevoli. Proteggere PSII e PSI dal fotodanno, dissipando l’eccesso di energia luminosa assorbita in condizioni di stress ambientale.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del complesso di membrana integrale nella fotosintesi?
- Come funziona il plastochinone nel trasporto elettronico?
- Quali sono gli stati di ossidazione del manganese e la loro importanza?
- Qual è la funzione del complesso multiproteico nei fotosistemi?
- In che modo il trasporto ciclico di elettroni contribuisce alla sintesi di ATP?
Il complesso di membrana integrale è fondamentale per il rilascio di ossigeno molecolare attraverso l'ossidazione dell'acqua, dove la clorofilla P680 gioca un ruolo chiave nel ricevere elettroni dalla fotolisi dell'acqua (testo).
Il plastochinone, composto da Qa e Qb, accetta elettroni e, una volta ridotto, preleva protoni dallo stroma per diventare plastochinolo, facilitando così il trasporto di elettroni nel processo fotosintetico (testo).
Gli ioni manganese possono esistere in vari stati di ossidazione (S0, S1, S2, S3, S4), con S4 che è l'unico in grado di ossidare H2O, rilasciando protoni e permettendo il trasferimento di elettroni (testo).
Il complesso multiproteico collega il fotosistema I e II, facilitando il trasferimento di elettroni attraverso proteine come la plastocianina e la ferredossina, essenziali per il controllo del processo fotosintetico (testo).
Il trasporto ciclico di elettroni genera un ulteriore rilascio di protoni nel lume, che sono utilizzati per la sintesi di ATP, ottimizzando il rapporto ATP/NADPH e proteggendo i fotosistemi dal fotodanno (testo).
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