Фотосистем функциональные и структурные единицы белковых комплексов , участвующих в фотосинтезе , которые вместе осуществляют первичные фотохимии из фотосинтеза : на поглощение света и передачу энергии и электронов . Фотосистемы находятся в тилакоидных мембранах растений, водорослей и цианобактерий, которые расположены внутри хлоропластов растений и водорослей, а также в цитоплазматической мембране фотосинтезирующих бактерий. Есть два вида фотосистем: I и II.
Центры реакции [ править ]
В основе фотосистемы лежит реакционный центр , который представляет собой фермент, который использует свет для восстановления молекул (снабжения электронами). Этот реакционный центр окружен светособирающими комплексами , усиливающими поглощение света.
Существует два семейства реакционных центров в фотосистемах: реакционные центры типа I (такие как фотосистема I ( P700 ) в хлоропластах и в зеленых серных бактериях) и реакционные центры типа II (такие как фотосистема II ( P680 ) в хлоропластах и в несерных бактериях). пурпурные бактерии). Эти две системы изначально связаны между собой, поскольку произошли от общего предка. [1] [2]
Каждую фотосистему можно идентифицировать по длине волны света, с которой она наиболее реактивна (700 нанометров для PSI и 680 нанометров для PSII в хлоропластах), количеству и типу присутствующего светособирающего комплекса и типу используемого концевого акцептора электронов. .
Фотосистемы типа I используют ферредоксин- подобные железо-серные кластерные белки в качестве концевых акцепторов электронов, в то время как фотосистемы типа II в конечном итоге перемещают электроны к концевому акцептору электронов хинона . Оба типа реакционных центров присутствуют в хлоропластах и цианобактериях и работают вместе, образуя уникальную фотосинтетическую цепочку, способную извлекать электроны из воды, создавая кислород в качестве побочного продукта.
Структура [ править ]
Реакционный центр состоит из нескольких (> 24 или> 33) белковых субъединиц, которые обеспечивают основу для ряда кофакторов. Кофакторами могут быть пигменты (например, хлорофилл , феофитин , каротиноиды ), хиноны или кластеры железо-сера. [3]
В кислородном фотосинтезе [ править ]
Для кислородного фотосинтеза необходимы обе фотосистемы I и II . Кислородный фотосинтез может осуществляться растениями и цианобактериями; цианобактерии считаются предшественниками содержащих фотосистему хлоропластов эукариот . Фотосинтезирующие бактерии, которые не могут производить кислород, имеют единую фотосистему, похожую на них .
Когда фотосистема II поглощает свет, электроны в хлорофилле реакционного центра возбуждаются до более высокого энергетического уровня и захватываются первичными акцепторами электронов.
Фотовозбужденные электроны перемещаются через комплекс цитохрома b6f в фотосистему I через цепь переноса электронов, установленную в тилакоидной мембране . Это падение энергии используется (весь процесс, называемый хемиосмосом ), чтобы транспортировать водород (H + ) через мембрану в просвет тилакоида, чтобы обеспечить разность потенциалов между пространством просвета тилакоида и стромой хлоропласта, которая составляет протонодвижущая сила, которая может быть использована для генерации АТФ. Протоны переносятся пластохиноном . Если электроны проходят только один раз, процесс называется нециклическим фотофосфорилированием.
Когда электрон достигает фотосистемы I, он заполняет дефицит электронов хлорофилла реакционного центра фотосистемы I. АТФ генерируется, когда АТФ-синтаза переносит протоны, присутствующие в просвете, в строму через мембрану. Электроны могут либо продолжать проходить циклический перенос электронов вокруг ФС I, либо проходить через ферредоксин к ферменту НАДФ + редуктаза. Электроны и ионы водорода добавляются к НАДФ + с образованием НАДФН. Этот восстановитель переносится в цикл Кальвина, чтобы реагировать с глицерат-3-фосфатом вместе с АТФ с образованием глицеральдегид-3-фосфата , основного строительного блока, из которого растения могут производить различные вещества.
См. Также [ править ]
- Легкая реакция
- Фотоингибирование
- Фотосинтетический реакционный центр
Ссылки [ править ]
- ^ Sadekar S, Raymond J, Бланкеншип RE (ноябрь 2006). «Сохранение отдаленно связанных мембранных белков: фотосинтетические реакционные центры имеют общее структурное ядро» . Молекулярная биология и эволюция . 23 (11): 2001–7. DOI : 10.1093 / molbev / msl079 . PMID 16887904 .
- ^ Orf GS, Gisriel C, Реддинг KE (октябрь 2018). «Эволюция фотосинтетических реакционных центров: понимание структуры реакционного центра гелиобактерий». Фотосинтез Исследования . 138 (1): 11–37. DOI : 10.1007 / s11120-018-0503-2 . ОСТИ 1494566 . PMID 29603081 . S2CID 4473759 .
- ^ Джаганнатан, B; Голбек, JH (2009). Фотосинтез: микробный . Энциклопедия микробиологии, 3-е изд . С. 325–341. DOI : 10.1016 / B978-012373944-5.00352-7 . ISBN 9780123739445.
Внешние ссылки [ править ]
- Фотосистемы I + II: Имперский колледж, Группа парикмахеров
- Фотосистема I: молекула месяца в банке данных о белках
- Фотосистема II: молекула месяца в банке данных о белках
- Фотосистема II: ANU
- UMich Ориентация белков в надсемействе мембран »1.1.002. Фотосистемы (7 семейств) - База данных ориентации белков в мембранах (OPM) в Wayback Machine (архивировано 13 октября 2017 г.) - Расчетное пространственное положение центров фотосинтетических реакций и фотосистем в мембране
- Резерфорд А.В., Фаллер П. (январь 2003 г.). «Фотосистема II: эволюционные перспективы» . Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci . 358 (1429): 245–53. DOI : 10.1098 / rstb.2002.1186 . PMC 1693113 . PMID 12594932 .
