Светоуборочный комплекс - Википедия - Light-harvesting complex

А светоуборочный комплекс имеет комплекс субъединичные белки это может быть частью более крупного суперкомплекса фотосистема, функциональная единица в фотосинтез. Он используется растения и фотосинтезирующие бактерии чтобы собрать больше входящего света, чем было бы захвачено фотосинтетический реакционный центр один. Светособирающие комплексы очень разнообразны среди различных фотосинтезирующих видов. Комплексы состоят из белков и фотосинтетические пигменты и окружить фотосинтетический реакционный центр для фокусировки энергии, получаемой от фотонов, поглощаемых пигмент, в сторону реакционного центра с помощью Фёрстеровский резонансный перенос энергии.

Функция

Поглощение фотона молекулой происходит, приводя к электронному возбуждению, когда энергия захваченного фотон совпадает с электронным переходом. Судьба такого возбуждения может заключаться в возвращении в основное состояние или другое электронное состояние той же молекулы. Когда у возбужденной молекулы есть соседняя молекула, энергия возбуждения также может передаваться посредством электромагнитных взаимодействий от одной молекулы к другой. Этот процесс называется резонансная передача энергии, а скорость сильно зависит от расстояния между молекулами донора и акцептора энергии. Пигменты светособирающих комплексов специально предназначены для оптимизации этих показателей.

У пурпурных бактерий

Основная статья: Бактериальный антенный комплекс

Фиолетовые бактерии использовать бактериохлорофилл и каретоноиды для сбора световой энергии. Эти белки расположены кольцом, образуя цилиндр, охватывающий мембрану.[1][2]

В зеленых бактериях

Основная статья: Хлоросома

Зеленые серные бактерии и немного Хлорофлексия используйте эллипсоидные комплексы, известные как хлоросомы, для захвата света. Их форма бактериохлорофилла зеленая.

У цианобактерий и растений

Основная статья: Светоуборочные комплексы зеленых растений

Хлорофиллы и каротиноиды важны в светоуборочных комплексах, присутствующих в растениях. Хлорофилл b почти идентичен хлорофиллу a, за исключением того, что он имеет формильная группа вместо метильная группа. Эта небольшая разница заставляет хлорофилл b поглощать свет с длины волн между 400 и 500 нм более эффективно. Каротиноиды длинные линейные Органические молекулы которые имеют чередующиеся одинарные и двойные связи по длине. Такие молекулы называются полиены. Два примера каротиноидов: ликопин и β-каротин. Эти молекулы также наиболее эффективно поглощают свет в диапазоне 400-500 нм. Благодаря своей области поглощения каротиноиды кажутся красными и желтыми и обеспечивают большую часть красного и желтого цветов, присутствующих в фрукты и цветы.

Молекулы каротиноидов также выполняют защитную функцию. Молекулы каротиноидов подавляют разрушительные фотохимические реакции, в частности такие, как кислород, причиной которых может быть солнечный свет. Растения, в которых отсутствуют молекулы каротиноидов, быстро погибают под воздействием кислорода и света.

Фикобилисома

Основная статья: Фикобилисома
Схематическое расположение белковых субъединиц в фикобилисоме.

Мало света достигает водорослей, которые обитают в морской воде на глубине одного метра и более, так как свет поглощается морской водой. А фикобилисома представляет собой светособирающий белковый комплекс, присутствующий в цианобактерии, глаукоцистофита, и красные водоросли и устроена как настоящая антенна. Пигменты, такие как фикоцианобилин и фикоэритробилин, представляют собой хромофоры, которые связываются ковалентной тиоэфирной связью со своими апопротеинами по остаткам цистеина. Апопротеин с его хромофором называется фикоцианин, фикоэритрин и аллофикоцианин соответственно. Часто они встречаются в виде гексамеров α- и β-субъединиц (α3β3)2. Они увеличивают количество и спектральное окно поглощения света и заполняют «зеленый промежуток», который возникает у высших растений.[3]

Геометрическое расположение фикобилисом очень элегантно и приводит к 95% эффективности передачи энергии. Центральное ядро аллофикоцианин, который находится над центром фотосинтетической реакции. Есть фикоцианин и фикоэритрин субъединицы, исходящие из этого центра, как тонкие трубки. Это увеличивает площадь поверхности поглощающей секции и помогает фокусировать и концентрировать световую энергию вниз в реакционном центре до хлорофилла. Передача энергии возбужденными электронами, поглощаемыми пигментами в фикоэритрин субъединицы на периферии этих антенн появляются в реакционном центре менее чем за 100 пс.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Wagner-Huber R, Brunisholz RA, Bissig I, Frank G, Suter F, Zuber H (1992). «Первичная структура антенных полипептидов Ectothiorhodospira halochloris и Ectothiorhodospira halophila. Четыре основных антенных полипептида у E. halochloris и E. halophila». Евро. J. Biochem. 205 (3): 917–925. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1992.tb16858.x. PMID  1577009.
  2. ^ Brunisholz RA, Zuber H (1992). «Структура, функция и организация антенных полипептидов и антенных комплексов трех семейств Rhodospirillaneae». J. Photochem. Photobiol. B. 15 (1): 113–140. Дои:10.1016/1011-1344(92)87010-7. PMID  1460542.
  3. ^ Сингх, Северная Каролина; Сонани, Р.Р .; Растоги, РП; Мадамвар, Д. (2015). «Фикобилисомы: необходимое условие для эффективного фотосинтеза цианобактерий». ЭКСКЛИ Журнал. 14: 268–89. Дои:10.17179 / excli2014-723. ЧВК  4553884. PMID  26417362.
  4. ^ Сбор света фикобилисомами Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry Vol. 14: 47-77 (дата публикации тома июнь 1985 г.)

дальнейшее чтение

  • Каффарри (2009) Функциональная архитектура суперкомплексов фотосистемы II высших растений. Журнал EMBO 28: 3052–3063
  • Говинджи и Шевела (2011) Приключения с цианобактериями: личная точка зрения. Границы растениеводства.
  • Лю и др. (2004) Кристаллическая структура основного светособирающего комплекса шпината при разрешении 2,72 °. Природа 428: 287–292.
  • Локштейн (1994) Роль светособирающего комплекса II рассеивания энергии: флуоресценция in vivo при избыточном возбуждении, исследование происхождения высокоэнергетического тушения. Журнал фотохимии и фотобиологии 26: 175-184
  • MacColl (1998) Cyanobacterial Phycobilisomes. ЖУРНАЛ СТРУКТУРНОЙ БИОЛОГИИ 124 (2-3): 311-34.

внешняя ссылка