SISTEM GAMBAR: KOMPONEN, OPERASI DAN JENISNYA - BIOLOGI - 2026

Sistem fotos adalah unit fungsional proses fotosintetik. Mereka ditentukan oleh bentuk pergaulan mereka dan organisasi tertentu pigmen fotosintetik dan kompleks protein yang mampu menyerap dan mengubah tenaga cahaya, dalam proses yang melibatkan pemindahan elektron.

Dua jenis sistem fotos diketahui, disebut sistem fotos I dan II kerana urutan penemuannya. Fotosistem I mempunyai jumlah klorofil yang sangat tinggi dibandingkan dengan jumlah klorofil b, sementara fotosistem II mempunyai jumlah pigmen fotosintetik yang hampir sama.

Gambar rajah sistem I. Diambil dan diedit dari: Pisum.

Fotosistem terletak di membran thylakoid organisma fotosintetik seperti tumbuhan dan alga. Mereka juga boleh dijumpai di cyanobacteria.

Kloroplas

Kloroplas adalah organel sfera atau memanjang berdiameter sekitar 5 µm yang mengandungi pigmen fotosintetik. Di dalamnya, fotosintesis berlaku pada sel tumbuhan.

Mereka dikelilingi oleh dua membran luar dan di dalamnya mengandungi struktur seperti kantung, juga dikelilingi oleh dua membran, yang disebut thylakoids.

Tirakoid ditumpuk membentuk kumpulan yang menerima nama grana, sementara cairan yang mengelilingi thylakoids disebut stroma. Selain itu, thylakoids dikelilingi oleh membran yang disebut lumen yang membatasi ruang intrathylakoid.

Penukaran tenaga cahaya menjadi tenaga kimia semasa fotosintesis berlaku di dalam membran tirakoid. Sebaliknya, pengeluaran dan penyimpanan karbohidrat akibat fotosintesis berlaku pada stroma.

Pigmen fotosintetik

Mereka adalah protein yang mampu menyerap tenaga cahaya untuk menggunakannya semasa proses fotosintesis, mereka terikat secara keseluruhan atau sebahagian ke membran thylakoid. Pigmen yang terlibat secara langsung dalam reaksi cahaya fotosintesis adalah klorofil.

Terdapat dua jenis klorofil utama dalam tumbuhan, yang disebut klorofil a dan b. Walau bagaimanapun, dalam beberapa alga jenis klorofil lain seperti c dan d mungkin ada, yang terakhir hanya terdapat pada sebilangan alga merah.

Terdapat pigmen fotosintetik lain seperti karoten dan xanthofil yang bersama-sama membentuk karotenoid. Pigmen ini adalah isoprenoid yang umumnya terdiri daripada empat puluh atom karbon. Karoten adalah karotinoid tanpa oksigen, sementara xanthophylls adalah pigmen beroksigen.

Pada tumbuhan hanya klorofil a yang terlibat secara langsung dalam tindak balas cahaya. Pigmen yang tinggal tidak menyerap tenaga cahaya secara langsung, tetapi bertindak sebagai pigmen tambahan dengan menghantar tenaga yang ditangkap dari cahaya ke klorofil a. Dengan cara ini, lebih banyak tenaga ditangkap daripada yang dapat ditangkap oleh klorofil sahaja.

Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses biologi yang membolehkan tumbuhan, alga, dan beberapa bakteria memanfaatkan tenaga yang berasal dari cahaya matahari. Melalui proses ini, tumbuhan menggunakan tenaga cahaya untuk mengubah karbon dioksida atmosfera dan air yang diperoleh dari tanah, menjadi glukosa dan oksigen.

Cahaya menyebabkan rangkaian reaksi pengoksidaan dan pengurangan yang kompleks yang membolehkan transformasi tenaga cahaya menjadi tenaga kimia yang diperlukan untuk menyelesaikan proses fotosintesis. Fotosistem adalah unit fungsional proses ini.

Komponen sistem foto

Kompleks antena

Ini terdiri dari sebilangan besar pigmen, termasuk beratus-ratus molekul klorofil dan lebih banyak pigmen aksesori, dan juga phycobilin. Antena kompleks membolehkan sejumlah besar tenaga diserap.

Ia berfungsi seperti corong atau seperti antena (maka namanya) yang menangkap tenaga dari matahari dan mengubahnya menjadi tenaga kimia, yang dipindahkan ke pusat tindak balas.

Berkat pemindahan tenaga, klorofil molekul di pusat tindak balas menerima lebih banyak tenaga cahaya daripada yang diperolehnya sendiri. Juga, jika molekul klorofil menerima terlalu banyak cahaya, ia dapat berfotooksida dan tumbuhan itu akan mati.

Pusat tindak balas

Ini adalah kompleks yang terdiri daripada molekul klorofil, molekul yang dikenali sebagai reseptor elektron utama, dan banyak subunit protein di sekitarnya.

Berfungsi

Secara amnya, molekul klorofil hadir di pusat tindak balas, dan yang memulakan tindak balas cahaya fotosintesis, tidak menerima foton secara langsung. Pigmen aksesori, serta beberapa molekul klorofil yang terdapat di kompleks antena, menerima tenaga cahaya, tetapi tidak menggunakannya secara langsung.

Tenaga ini yang diserap oleh kompleks antena dipindahkan ke klorofil a dari pusat tindak balas. Setiap kali klorofil molekul diaktifkan, ia melepaskan elektron bertenaga yang kemudian diserap oleh reseptor elektron utama.

Akibatnya, akseptor utama dikurangkan, sementara klorofil pulih elektronnya berkat air, yang berfungsi sebagai pembebas elektron terakhir dan oksigen diperoleh sebagai produk sampingan.

Jenis-Jenis

Sistem gambar I

Ia terdapat di permukaan luar membran thylakoid dan mempunyai jumlah klorofil b yang rendah, selain klorofil a dan karotenoid.

Klorofil a di pusat tindak balas dengan lebih baik menyerap panjang gelombang 700 nanometer (nm), sebab itulah ia dipanggil P700 (pigmen 700).

Dalam sistem fotos I, sekumpulan protein dari kumpulan ferrodoksin - sulfida besi - bertindak sebagai akseptor elektron akhir.

Sistem Foto II

Ia bertindak pertama dalam proses mengubah cahaya menjadi fotosintesis, tetapi ia ditemui setelah sistem fotos pertama. Ia terdapat di permukaan dalaman membran thylakoid dan mempunyai jumlah klorofil b yang lebih tinggi daripada sistem fotos I. Saya juga mengandungi klorofil a, phycobilin dan xanthophylls.

Dalam kes ini, klorofil a di pusat tindak balas lebih baik menyerap panjang gelombang 680 nm (P680) dan bukan panjang gelombang 700 nm seperti pada kes sebelumnya. Penerima elektron terakhir dalam sistem foto ini adalah quinone.

Gambar rajah fotosistem II. Diambil dan diedit dari: Karya asal adalah oleh Kaidor. .

Hubungan antara sistem foto I dan II

Proses fotosintetik memerlukan kedua-dua sistem foto. Fotosistem pertama yang bertindak adalah II, yang menyerap cahaya dan oleh itu elektron dalam klorofil pusat tindak balas teruja dan akseptor elektron utama menangkapnya.

Elektron teruja dengan perjalanan cahaya ke sistem fotos I melalui rantai pengangkutan elektron yang terletak di membran thylakoid. Perpindahan ini menyebabkan penurunan tenaga yang membolehkan pengangkutan ion hidrogen (H +) melalui membran, ke arah lumen tilakoid.

Pengangkutan ion hidrogen memberikan perbezaan tenaga antara ruang lumen thylakoids dan stroma kloroplas, yang berfungsi untuk menghasilkan ATP.

Klorofil di pusat tindak balas fotosistem I menerima elektron yang berasal dari fotosistem II. Elektron boleh terus dalam pengangkutan elektron siklik di sekitar fotosistem I, atau digunakan untuk membentuk NADPH, yang kemudian diangkut ke kitaran Calvin.

Rujukan

1. MW Nabors (2004). Pengenalan Botani. Pearson Education, Inc.
2. Sistem gambar. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
3. Sistem Foto I, Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
4. Fotosintesis - Fotosistem I dan II. Dipulihkan dari britannica.com.
5. B. Andersson & LG Franzen (1992). Sistem fotosintesis oksigen. Dalam: L. Ernster (Ed.). Mekanisme molekul dalam bioenergetik. Penerbit Sains Elvieser.
6. EM Yahia, A. Carrillo-López, GM Barrera, H. Suzán-Azpiri & MQ Bolaños (2019). Bab 3 - Fotosintesis. Fisiologi pasca panen dan biokimia buah-buahan dan sayur-sayuran.