Реакционный центр


Реакционный центр — комплекс белков, пигментов и других кофакторов, взаимодействие которых обеспечивает реакцию превращения энергии света в химическую при фотосинтезе. Реакционный центр получает энергию или через непосредственное возбуждение одной из своих молекул или через перенос энергии от светособирающих комплексов, что даёт начало цепочке химических реакций, происходящей на связанных белками кофакторах. Эти кофакторы — светопоглощающие молекулы (также именуемые хромофорами или пигментами) такие как хлорофилл, феофитин и хиноны. Энергия фотона используется для поднятия электрона на более высокий энергетический уровень. Запасённая таким образом свободная энергия идёт на восстановление цепочки акцепторов электрона с более высоким редокс-потенциалом.

Реакционные центры есть у всех фотосинтезирующих организмов: зелёных растений, водорослей и многих бактерий. Несмотря на то, что разные виды разделены миллиардами лет эволюции, реакционные центры у всех видов гомологичны, в то время как светособирающие комплексы весьма разнообразны. Всего выделяют четыре основных типа реакционных центров, включающих пигменты — П700высших растений в фотосистеме I), П680высших растений в фотосистеме II), П870пурпурных бактерий) и П840зелёных серобактерий). Фотосистемы являются большими белковыми суперкомплексами, окружёнными множеством светособирающих антенн.

Реакционные центры есть у всех зелёных растений, водорослей и многих бактерий. Лучше всего изучен реакционный центр бактерии Rhodopseudomonas: это был первый реакционный центр с полностью расшифрованной структурой, что облегчалось отсутствием у него большого количества дополнительных субъединиц[1].

Реакционный центр устроен таким образом, чтобы эффективно поглощать энергию света и трансформировать её в химическую форму. После поглощения энергии хлорофиллы испускают пару электронов, которые поступают в ЭТЦ.

Согласно квантовой теории Эйнштейна свет состоит из мельчайших частиц, несущих порции энергии — фотонов. Если фотон с достаточным количеством энергии поглотится электроном, то электрон может перейти на новый энергетический уровень[2]. Наиболее стабильное состояние электронов — на их самом нижнем энергетическом уровне. В этом состоянии электрон занимает орбиталь с наименьшим количеством энергии[3]. Высокоэнергетические электроны могут вернуться в своё исходное состояние, подобно тому, как мяч катится вниз с лестницы. В ходе этого процесса электрон теряет энергию. Именно этот процесс и используется в реакционном центре.