Wat is Fotosystemen en het Z-schema? — Biologie

Definitie 14.5 Universitaire biologie — jaar 1 · Hoofdstuk 14 — Fotosynthese en autotrofie

Twee fotosystemen liggen in de thylakoïdemembraan. In fotosysteem II (PSII, reactiecentrum P680) tilt een opgenomen foton een elektron van het bijzondere paar naar een hoge energie; het elektron vertrekt, en het geoxideerde P680, het sterkste biologische oxidatiemiddel, neemt een elektron van water: een mangaancluster splitst twee watermoleculen in $\mathrm{O_2}$ , vier protonen (die in het lumen vrijkomen) en vier elektronen, telkens één foton tegelijk. Het elektron daalt af langs een elektronentransportketen — plastochinon, het cytochroom- $b_6f$ -complex, plastocyanine — en de energie die het verliest pompt protonen het lumen in. In fotosysteem I (PSI, P700) tilt een tweede foton het opnieuw op, tot een potentiaal die laag genoeg is om ferredoxine en vervolgens $\mathrm{NADP^+}$ tot NADPH te reduceren. Uitgezet op een schaal van redoxpotentiaal is de weg een Z: twee keer omhoog door licht, twee keer omlaag door chemie.

Het Z-schema. Elektronen die P680 aan het water onttrekt worden door een foton opgetild, dalen af langs een keten die protonen pompt, worden door P700 opnieuw opgetild en eindigen op NADPH. De verticale as is de redoxpotentiaal, naar boven toe negatiever: het licht klimt, de chemie daalt.

Voorbeelden

Voorbeeld 14.7 (Cyclische en niet-cyclische stroom)

De lineaire weg van water naar NADPH levert per $\mathrm{O_2}$ twee NADPH en ongeveer drie ATP; de calvincyclus heeft precies een verhouding van drie ATP op twee NADPH nodig, en het overige werk van de chloroplast vraagt meer ATP. Wanneer er ATP tekortschiet, keren elektronen van ferredoxine terug naar plastochinon in plaats van naar $\mathrm{NADP^+}$ te gaan (cyclische fotofosforylering): PSI alleen, dat protonen pompt en ATP maakt zonder zuurstof of NADPH. De twee werkwijzen worden op de vraag afgestemd.

Lees in het hoofdstuk →