HỆ THỐNG ẢNH: THÀNH PHẦN, HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC LOẠI - SINH HỌC - 2026

Hệ thống quang hợp là đơn vị chức năng của quá trình quang hợp. Chúng được xác định bởi các hình thức liên kết và tổ chức cụ thể của các sắc tố quang hợp và phức hợp protein có khả năng hấp thụ và biến đổi năng lượng ánh sáng, trong một quá trình liên quan đến việc chuyển các electron.

Hai loại hệ thống quang học được biết đến, được gọi là hệ thống quang ảnh I và II vì thứ tự mà chúng được phát hiện. Hệ thống quang hợp I có lượng chất diệp lục a rất cao so với lượng chất diệp lục b, trong khi hệ thống quang hợp II có lượng sắc tố quang hợp rất giống nhau.

Sơ đồ hệ thống ảnh I. Chụp và chỉnh sửa từ: Pisum.

Hệ thống quang nằm trong màng thylakoid của các sinh vật quang hợp như thực vật và tảo. Chúng cũng có thể được tìm thấy trong vi khuẩn lam.

Lục lạp

Lục lạp là bào quan hình cầu hoặc dài có đường kính khoảng 5 µm chứa các sắc tố quang hợp. Bên trong nó, quá trình quang hợp xảy ra trong các tế bào thực vật.

Chúng được bao bọc bởi hai lớp màng bên ngoài và bên trong chúng chứa những cấu trúc giống như túi, cũng được bao bọc bởi hai lớp màng, được gọi là thylakoid.

Các thylakoid được xếp chồng lên nhau tạo thành một nhóm nhận được tên là grana, trong khi chất lỏng bao quanh các thylakoid được gọi là stroma. Ngoài ra, các thylakoid được bao quanh bởi một màng gọi là lumen phân định không gian bên trong.

Sự chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong quá trình quang hợp xảy ra trong màng của thylakoid. Mặt khác, việc sản xuất và lưu trữ cacbohydrat là kết quả của quá trình quang hợp xảy ra trong các chất nền.

Sắc tố quang hợp

Chúng là những protein có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng để sử dụng trong quá trình quang hợp, chúng liên kết toàn bộ hoặc một phần với màng thylakoid. Sắc tố tham gia trực tiếp vào các phản ứng sáng của quang hợp là diệp lục.

Có hai loại diệp lục chính trong thực vật, được gọi là diệp lục a và b. Tuy nhiên, ở một số loài tảo, các loại diệp lục khác như c và d có thể có, loại sau chỉ có ở một số tảo đỏ.

Có những sắc tố quang hợp khác như carotenes và xanthophylls cùng nhau tạo nên carotenoid. Các sắc tố này là các isoprenoit thường bao gồm bốn mươi nguyên tử cacbon. Carotenes là những caroteinoit không oxy hóa, trong khi xanthophylls là những sắc tố oxy hóa.

Ở thực vật chỉ có diệp lục a tham gia trực tiếp vào phản ứng ánh sáng. Các sắc tố còn lại không trực tiếp hấp thụ năng lượng ánh sáng, nhưng hoạt động như các sắc tố phụ bằng cách truyền năng lượng bắt được từ ánh sáng cho diệp lục a. Bằng cách này, năng lượng được thu nhận nhiều hơn lượng chất diệp lục có thể thu được.

Quang hợp

Quang hợp là một quá trình sinh học cho phép thực vật, tảo và một số vi khuẩn tận dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Thông qua quá trình này, thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng để biến đổi carbon dioxide trong khí quyển và nước thu được từ đất, thành glucose và oxy.

Ánh sáng gây ra một loạt các phản ứng oxy hóa và khử phức tạp, cho phép chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học cần thiết để hoàn thành quá trình quang hợp. Hệ thống ảnh là đơn vị chức năng của quá trình này.

Các thành phần của hệ thống quang ảnh

Antenna phức hợp

Nó được tạo thành từ một số lượng lớn các sắc tố, bao gồm hàng trăm phân tử diệp lục a và một lượng lớn hơn các sắc tố phụ, cũng như phycobilin. Ăng-ten phức tạp cho phép hấp thụ một lượng lớn năng lượng.

Nó hoạt động như một cái phễu hoặc một ăng-ten (do đó có tên gọi như vậy) thu nhận năng lượng từ mặt trời và biến nó thành năng lượng hóa học, được chuyển đến trung tâm phản ứng.

Nhờ sự chuyển giao năng lượng, chất diệp lục của một phân tử trong trung tâm phản ứng nhận được nhiều năng lượng ánh sáng hơn so với năng lượng tự nó thu được. Ngoài ra, nếu phân tử diệp lục nhận được quá nhiều ánh sáng, nó có thể bị quang oxy hóa và cây sẽ chết.

Trung tâm phản ứng

Nó là một phức hợp được tạo thành từ các phân tử diệp lục, một phân tử được gọi là chất nhận điện tử chính và nhiều tiểu đơn vị protein bao quanh chúng.

Chức năng

Nói chung, phân tử diệp lục có mặt trong trung tâm phản ứng và khởi đầu phản ứng ánh sáng của quá trình quang hợp, không trực tiếp nhận photon. Các sắc tố phụ, cũng như một số phân tử diệp lục a có trong phức hợp ăng-ten, nhận năng lượng ánh sáng, nhưng không sử dụng trực tiếp.

Năng lượng được hấp thụ bởi phức hợp ăng-ten này được chuyển đến diệp lục a của trung tâm phản ứng. Mỗi khi một phân tử diệp lục được kích hoạt, nó sẽ giải phóng một điện tử được cung cấp năng lượng, sau đó được hấp thụ bởi chất nhận điện tử sơ cấp.

Do đó, chất nhận chính bị giảm, trong khi chất diệp lục a thu hồi điện tử của nó nhờ nước, đóng vai trò như chất giải phóng điện tử cuối cùng và ôxy thu được như một sản phẩm phụ.

Các loại

Hệ thống ảnh I

Nó được tìm thấy trên bề mặt ngoài của màng thylakoid và có một lượng thấp chất diệp lục b, ngoài chất diệp lục a và các carotenoit.

Chất diệp lục a trong trung tâm phản ứng hấp thụ tốt hơn các bước sóng 700 nanomet (nm), đó là lý do tại sao nó được gọi là P700 (sắc tố 700).

Trong hệ thống quang I, một nhóm protein từ nhóm ferrodoxin - sắt sunfua - đóng vai trò là chất nhận electron cuối cùng.

Hệ thống ảnh II

Nó hoạt động đầu tiên trong quá trình biến đổi ánh sáng thành quang hợp, nhưng nó được phát hiện sau hệ thống quang hợp đầu tiên. Nó được tìm thấy trên bề mặt bên trong của màng thylakoid và có lượng diệp lục b cao hơn hệ thống quang I. Nó cũng chứa diệp lục a, phycobilins và xanthophylls.

Trong trường hợp này, chất diệp lục a tại trung tâm phản ứng hấp thụ tốt hơn bước sóng 680 nm (P680) chứ không phải bước sóng 700 nm như trong trường hợp trước. Chất nhận electron cuối cùng trong hệ thống quang học này là quinon.

Sơ đồ hệ thống quang II. Lấy và chỉnh sửa từ: Tác phẩm gốc là của Kaidor. .

Mối quan hệ giữa hệ thống quang học I và II

Quá trình quang hợp cần cả hai hệ thống quang hợp. Hệ quang điện đầu tiên hoạt động là hệ thống II, hấp thụ ánh sáng và do đó các điện tử trong chất diệp lục của trung tâm phản ứng bị kích thích và các chất nhận điện tử sơ cấp bắt chúng.

Các điện tử bị kích thích bởi ánh sáng sẽ di chuyển đến hệ thống quang I thông qua một chuỗi vận chuyển điện tử nằm trong màng thylakoid. Sự dịch chuyển này gây ra sự sụt giảm năng lượng cho phép vận chuyển các ion hydro (H +) qua màng, về phía lòng của thylakoid.

Sự vận chuyển của các ion hydro cung cấp sự chênh lệch năng lượng giữa không gian lòng ống của thylakoid và stroma lục lạp, phục vụ cho việc tạo ra ATP.

Chất diệp lục ở trung tâm phản ứng của quang hệ I nhận điện tử từ quang hệ II. Điện tử có thể tiếp tục vận chuyển điện tử theo chu kỳ xung quanh hệ thống quang I, hoặc được sử dụng để tạo thành NADPH, sau đó được vận chuyển đến chu trình Calvin.

Người giới thiệu

1. MW Nabors (2004). Giới thiệu về Thực vật học. Pearson Education, Inc.
2. Hệ thống ảnh. Trên Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
3. Hệ thống ảnh I, Trong Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
4. Quang hợp - Hệ thống quang hợp I và II. Phục hồi từ britannica.com.
5. B. Andersson và LG Franzen (1992). Các hệ thống quang hợp của quá trình quang hợp oxy. Trong: L. Ernster (Ed.). Cơ chế phân tử trong quá trình tạo khí sinh học. Nhà xuất bản Khoa học Elvieser.
6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Chương 3 - Quang hợp. Sinh lý sau thu hoạch và hóa sinh của rau quả.