پاسخ مستقیم: تفاوت فتوسیستم ۱ و ۲ فقط در عدد نام آن‌ها نیست. هر دو در غشای تیالکوئید آنتن گیرنده نور و مرکز واکنش دارند، اما مرکز واکنش فتوسیستم ۲ با P680 و مرکز واکنش فتوسیستم ۱ با P700 شناخته می‌شود. در مسیر نشان‌داده‌شده در کتاب، الکترون برانگیخته از فتوسیستم ۲ وارد زنجیره انتقال الکترون میان دو فتوسیستم می‌شود و کمبود الکترون فتوسیستم ۱ را جبران می‌کند؛ الکترون برانگیخته فتوسیستم ۱ نیز در پایان به ساخته‌شدن NADPH کمک می‌کند. کمبود الکترون فتوسیستم ۲ با الکترون‌های حاصل از تجزیه نوری آب جبران می‌شود. پس ترتیب عملکرد را از روی عدد نام‌ها حدس نزن و مسیر الکترون را با مسیر انتقال انرژی در آنتن‌ها یکی نگیر.
تفاوت فتوسیستم ۱ و ۲ در زیست دوازدهم چیست؟
هر فتوسیستم مجموعه‌ای از رنگیزه‌ها و پروتئین‌ها در غشای تیالکوئید است و دو بخش اصلی دارد: آنتن‌های گیرنده نور و مرکز واکنش. آنتن‌ها انرژی نور را می‌گیرند و به مرکز واکنش می‌رسانند؛ مرکز واکنش دارای کلروفیل a ویژه‌ای است که می‌تواند الکترون برانگیخته از دست بدهد. تفاوت شاخص دو مرکز واکنش در کتاب، طول موج بیشینه جذب آن‌هاست: P680 برای فتوسیستم ۲ و P700 برای فتوسیستم ۱. بااین‌حال عدد بزرگ‌تر به معنی زودتر فعال‌شدن، انرژی بیشتر یا رتبه بالاتر نیست؛ این عدد به طول موج جذب مرکز واکنش اشاره دارد.
- جایگاه هر دو: غشای تیالکوئید.
- ساختار مشترک: آنتن گیرنده نور و مرکز واکنش.
- مرکز واکنش فتوسیستم ۲: P680.
- مرکز واکنش فتوسیستم ۱: P700.
- عددهای ۶۸۰ و ۷۰۰ را ترتیب زمانی یا شمار اجزا تفسیر نکن.
آنتن گیرنده نور و مرکز واکنش چه کار متفاوتی انجام می‌دهند؟
در آنتن، رنگیزه‌های گوناگون نور را جذب می‌کنند و انرژی برانگیختگی از رنگیزه‌ای به رنگیزه دیگر به سوی مرکز واکنش منتقل می‌شود. در مرکز واکنش، انرژی رسیده سبب برانگیخته‌شدن الکترون کلروفیل a و خروج آن به سوی پذیرنده الکترون می‌شود. بنابراین دو پیکان متفاوت داریم: «انتقال انرژی» در مجموعه آنتن و «انتقال خود الکترون» از مرکز واکنش به پذیرنده. اگر در گزینه‌ای گفته شود الکترون آنتن‌ها یکی‌یکی تا فتوسیستم بعدی می‌رود، انتقال انرژی درون آنتن با خروج الکترون از مرکز واکنش جابه‌جا شده است.
مسیر الکترون بین فتوسیستم ۲ و فتوسیستم ۱ چگونه است؟
شکل را از فتوسیستم ۲ آغاز کن. نور، مرکز واکنش آن را برانگیخته می‌کند و الکترون خارج‌شده وارد زنجیره انتقال الکترون میان دو فتوسیستم می‌شود. این الکترون پس از عبور از ناقل‌ها به مرکز واکنش فتوسیستم ۱ می‌رسد و کمبود الکترون آن را جبران می‌کند. فتوسیستم ۱ نیز با دریافت نور، الکترونی برانگیخته به زنجیره بعدی می‌دهد؛ این مسیر در نهایت به +NADP می‌رسد و در تشکیل NADPH نقش دارد. پس الکترون فتوسیستم ۲ مستقیماً به +NADP نمی‌پرد و دو زنجیره را نباید یک مسیر بی‌واسطه تصور کرد.
- فتوسیستم ۲ ← زنجیره انتقال الکترون نخست ← فتوسیستم ۱.
- فتوسیستم ۱ ← زنجیره انتقال الکترون دوم ← +NADP و تشکیل NADPH.
- ناقل الکترون می‌تواند الکترون بگیرد و سپس از دست بدهد.
- نور در هر دو فتوسیستم سبب برانگیختگی مرکز واکنش می‌شود.
کمبود الکترون هر فتوسیستم چگونه جبران می‌شود؟
پس از خروج الکترون از مرکز واکنش، باید جای خالی آن پر شود. در فتوسیستم ۱، الکترونی که از فتوسیستم ۲ و زنجیره میان دو فتوسیستم آمده است این کمبود را جبران می‌کند. در فتوسیستم ۲، تجزیه نوری آب الکترون فراهم می‌کند. تجزیه آب در فتوسیستم ۲ و سطح داخلی تیالکوئید رخ می‌دهد و علاوه بر الکترون، پروتون و اکسیژن ایجاد می‌کند. بنابراین آب را دهنده مستقیم الکترون به فتوسیستم ۱ ندان و آزادشدن اکسیژن را نیز به فتوسیستم ۱ یا چرخه کالوین نسبت نده.
فتوسیستم‌ها چه ارتباطی با ATP، NADPH و اکسیژن دارند؟
ارتباط این مواد یکسان و مستقیم نیست. تجزیه آب در فتوسیستم ۲ اکسیژن و پروتون ایجاد می‌کند و الکترون ازدست‌رفته این فتوسیستم را جایگزین می‌سازد. انتقال الکترون در زنجیره میان دو فتوسیستم به فعالیت پروتئینی کمک می‌کند که پروتون را از بستره به فضای درون تیالکوئید می‌برد؛ همراه با پروتون‌های حاصل از تجزیه آب، این فرایند شیب پروتونی را تقویت می‌کند. بازگشت پروتون از ATPساز با ساخته‌شدن ATP همراه است. در سوی دیگر، الکترون برانگیخته فتوسیستم ۱ در مسیر تشکیل NADPH به کار می‌رود. پس فتوسیستم ۲ را «سازنده مستقیم ATP» و فتوسیستم ۱ را «سازنده مستقل NADPH» ننام؛ هر محصول نتیجه زنجیره‌ای از رویدادهاست.
یک مثال مستقل از تحلیل شکل فتوسیستم ۱ و ۲ را حل کنیم
فرض کن در شکلی دو مجموعه غشایی A و B دیده می‌شود. کنار A، تجزیه آب و آزادشدن اکسیژن رسم شده است؛ الکترون از A وارد زنجیره‌ای می‌شود که به B می‌رسد و الکترون خارج‌شده از B در پایان به پذیرنده‌ای می‌رسد که NADPH می‌سازد. گام اول: چون آب در کنار A تجزیه می‌شود، A فتوسیستم ۲ است. گام دوم: B که الکترون زنجیره نخست را دریافت و الکترون خود را به مسیر +NADP می‌دهد، فتوسیستم ۱ است. گام سوم: اگر گزینه بگوید «B الکترون خود را مستقیماً از آب می‌گیرد»، نادرست است؛ آب کمبود A را جبران می‌کند و الکترون A پس از عبور از ناقل‌ها به B می‌رسد. برای حل، جای آب و +NADP از رنگ یا سمت شکل مطمئن‌تر است.
خطاهای رایج تست‌های فتوسیستم ۱ و ۲ کدام‌اند؟
دام اصلی، خواندن عدد نام فتوسیستم‌ها به‌عنوان ترتیب کار یا حذف حلقه‌های میان آب، فتوسیستم‌ها و +NADP است. هر عبارت را به چهار جزء «دریافت نور، دهنده الکترون، گیرنده بعدی و محصول مرتبط» بشکن.
- فتوسیستم ۱ را به دلیل عدد کوچک‌تر، آغازگر مسیر نشان‌داده‌شده در کتاب ندان.
- P700 و P680 را شمار رنگیزه‌ها یا مقدار انرژی تولیدشده تفسیر نکن.
- انتقال انرژی میان رنگیزه‌های آنتن را با انتقال الکترون در زنجیره یکی نگیر.
- تجزیه نوری آب را به فتوسیستم ۱ نسبت نده.
- الکترون فتوسیستم ۲ را بدون عبور از زنجیره مستقیماً وارد فتوسیستم ۱ نکن.
- تشکیل NADPH را به انتهای مسیر الکترون فتوسیستم ۲ نسبت نده؛ فتوسیستم ۱ و زنجیره دوم در این مسیر قرار دارند.
- از بالا و پایین یا راست و چپ شکل برای تعیین شماره فتوسیستم استفاده نکن.
چک‌لیست ۳۰ ثانیه‌ای تشخیص فتوسیستم ۱ و ۲ چیست؟
پیش از انتخاب گزینه، روی شکل سه لنگر پیدا کن: آب، مسیر میان دو فتوسیستم و +NADP. سپس برای هر مرکز واکنش بنویس الکترون را از کجا می‌گیرد و به کجا می‌دهد. این روش حتی در شکل وارونه یا بی‌رنگ هم شماره دو فتوسیستم را روشن می‌کند.
- فتوسیستمی که با تجزیه آب مرتبط است، فتوسیستم ۲ تشخیص داده شده؟
- P680 را به فتوسیستم ۲ و P700 را به فتوسیستم ۱ نسبت داده‌ام؟
- انرژی در آنتن و الکترون در زنجیره را جدا دنبال کرده‌ام؟
- الکترون زنجیره نخست کمبود فتوسیستم ۱ را جبران می‌کند؟
- مسیر پس از فتوسیستم ۱ به تشکیل NADPH می‌رسد؟
- نقش پروتون‌ها در شیب و ATPساز از مسیر الکترون جدا شده است؟
- جزئیات و جهت پیکان‌ها با شکل کتاب رسمی ۱۴۰۵ تطبیق دارند؟
برای مقایسه فتوسیستم ۱ و ۲، چهار نشانه را کنار هم بگذار: فتوسیستم ۲ دارای P680 است، الکترون جایگزین را از تجزیه نوری آب می‌گیرد و الکترون برانگیخته‌اش را وارد زنجیره میان دو فتوسیستم می‌کند؛ فتوسیستم ۱ دارای P700 است، الکترون جایگزین را از همان زنجیره می‌گیرد و الکترون برانگیخته‌اش در مسیر تشکیل NADPH قرار می‌گیرد. هر دو نور می‌گیرند و در غشای تیالکوئیدند. در تست، انتقال انرژی در آنتن، انتقال الکترون در زنجیره و جابه‌جایی پروتون در عرض غشا را سه مسیر جدا بخوان.
این درس‌نامه با فصل ششم، گفتارهای «فتوسنتز: تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی» و «واکنش‌های فتوسنتزی» در چاپ نهم ۱۴۰۵ کتاب رسمی زیست‌شناسی ۳ تطبیق داده شده است. شکل و عبارت همان نسخه مرجع نهایی‌اند و مطالب «بیشتر بدانید» مبنای سؤال کنکور نیستند.