fotosystem 1 og 2 (fotosyntese)

Fotosystem 1 (også kalt FS1 eller P700) kan gi opphav til to ulike elektrontransportkjeder: en lineær og en syklisk. Begge elektrontransportkjedene starter med at et elektron fra magnesium-ionet (Mg²⁺) i et molekyl av klorofyll a eksiteres. Eksitering vil si at det mottar nok solenergi til å løsrives. Deretter sendes elektronet videre fra molekyl til molekyl. I den sykliske elektrontransportkjeden kommer elektronet tilbake til klorofyll a-molekylet. I denne prosessen produseres kun det energirike stoffet ATP.

I den lineære elektrontransportkjeden erstattes elektronet som løsrives av et elektron fra fotosystem 2. I denne prosessen dannes både ATP og NADPH (kalt «reduksjonskraft», et molekyl som trengs til karbonfiksering). Den lineære elektrontransportkjeden krever at både fotosystem 1 og 2 er i drift, og at de er plassert nært nok hverandre til at elektroner kan overføres fra fotosystem 2 til fotosystem 1.

Fotosystem 2 (også kalt FS2 eller P680) gir kun opphav til én elektrontransportkjede, og denne er lineær. Elektrontransportkjeden som starter fra fotosystem 2 ender i reaksjonssenteret til fotosystem 1, og gir elektronet sitt til klorofyll a i fotosystem 1. Fotosystem 2 må dermed erstatte elektronene på en annen måte. Dette gjøres ved å spalte vannmolekyler, en prosess som frigir både H⁺-ioner, elektroner og oksygengass. Oksygenet dannes altså i reaksjonssentrene til fotosystem 2.

Kombinasjonen av fotosystem 1 og 2 trengs for å danne NADPH («reduksjonskraft» til produksjon av karbohydrater). Fotosystem 1 kan fungere alene, og gi tilbake elektronet til seg selv etter at det har vært på vandring, men da dannes ikke NADPH. Fotosystem 2 bidrar med elektroner til fotosystem 1, og produksjon av oksygengass skjer i tilknytning til fotosystem 2.

De to fotosystemene virker bedre sammen enn alene. Dette kalles Emersons forsterkningseffekt.

Tilgangen på lys påvirker fotosystemene og hvilke elektrontransportkjeder de gir opphav til. Dette justerer hastigheten på delprosessene i fotosyntesen.

Sterkt lys med høy andel blått lys favoriserer den sykliske elektrontransportkjeden i fotosystem 1, mens svakere lys med høy andel rødt lys øker bruken av fotosystem 2 og dermed lineær elektrontransport i fotosystem 1. Dermed favoriserer svakere lys fullstendig fotosyntese med dannelse av NADPH og spalting av vann som frigir oksygengass. En fordel med at fotosystem 2 reduseres i sterkt lys er at behovet for vann minker tilsvarende.

Både fotosystem 1 og 2 er plassert i tylakoidmembranene i kloroplastene. Tylakoidmembranene er delvis frie og delvis formet som stabler, og stablene blir trukket mer fra hverandre når det er mye lys og høy andel blått lys. Dette skjer typisk midt på dagen. Tidlig og sent på dagen, når lysstyrken er lavere og andelen rødt lys høyere, blir tylakoidmembranene trukket sammen i stabler igjen.

Dette har direkte innvirkning på fotosyntesen, fordi det er en større andel fotosystem 2 i den delen av tylakoidmembranen som er formet som stabler som justeres med lystilgangen. Sterkt lys kan også deaktivere fotosystem 2.

Fotosystem 1 antas å ha oppstått tidligere enn fotosystem 2 i fotosyntesens evolusjon. Det finnes bakterier som har fotosyntese uten produksjon av oksygen, og her finnes kun fotosystem 1. Blågrønnbakterier har både fotosystem 1 og 2.

• fotosyntese