Фотографиисистема - Photosystem

Светозависимые реакции фотосинтеза на тилакоидной мембране

Фотографиисистемы функциональные и структурные единицы белковые комплексы участвует в фотосинтез которые вместе проводят первичный фотохимия из фотосинтез: the поглощение света и передача энергия и электроны. Фотосистемы находятся в тилакоидные мембраны растений, водорослей и цианобактерий, находящихся внутри хлоропласты растений и водорослей, а также в цитоплазматической мембране фотосинтезирующих бактерий. Есть два вида фотосистем: I и II.

Центры реакции

Основная статья: фотосинтетический реакционный центр

В основе фотосистемы лежит центр реакции, что является фермент который использует свет для уменьшать молекулы (снабжают электронами). Этот реакционный центр окружен светоуборочные комплексы которые увеличивают поглощение света.

Существует два семейства реакционных центров в фотосистемах: реакционные центры I типа (такие как фотосистема I (P700 ) в хлоропластах и ​​зеленых серных бактериях) и реакционных центрах типа II (таких как фотосистема II (P680 ) в хлоропластах и ​​пурпурных бактериях, не содержащих серы). Эти две системы изначально связаны между собой, поскольку произошли от общего предка.[1][2]

Каждую фотосистему можно идентифицировать по длина волны света, к которому он наиболее реактивен (700 и 680 нанометры соответственно для PSI и PSII в хлоропластах), количество и тип присутствующего светособирающего комплекса и тип используемого концевого акцептора электронов.

Фотосистемы типа I используют ферредоксин -подобные железо-серные кластерные белки в качестве конечных акцепторов электронов, в то время как фотосистемы типа II в конечном итоге перемещают электроны к хинон концевой акцептор электронов. 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

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 железо-серные кластеры.[3]

В кислородном фотосинтезе

Для кислородного фотосинтеза оба фотосистемы I и II необходимы. Кислородный фотосинтез может осуществляться растениями и цианобактериями; цианобактерии, как полагают, являются предшественниками содержащих фотосистему хлоропластов эукариоты. Фотосинтезирующие бактерии, которые не могут производить кислород, имеют единая фотосистема, похожая на.

Когда фотосистема II поглощает свет, электроны в хлорофилле реакционного центра возбуждаются до более высокого энергетического уровня и захватываются первичными акцепторами электронов.

Фотовозбужденные электроны проходят через комплекс цитохрома b6f к фотосистеме I через цепь переноса электронов, установленную в тилакоидная мембрана. Это падение энергии используется (весь процесс называется хемиосмос ), для транспортировки водорода (H+) через мембрану в просвет тилакоида, чтобы обеспечить разность потенциальной энергии между пространством просвета тилакоида и стромой хлоропласта, которая составляет протонодвижущую силу, которая может быть использована для генерации АТФ. Протоны переносятся пластохинон. Если электроны проходят только один раз, этот процесс называется нециклическим фотофосфорилированием.

Когда электрон достигает фотосистемы I, он заполняет дефицит электронов хлорофилла реакционного центра фотосистемы I. ATP генерируется, когда АТФ-синтаза транспортирует протоны, присутствующие в просвете, в строму через мембрану. Электроны могут либо продолжать совершать циклический перенос электронов вокруг ФС I, либо проходить через ферредоксин к ферменту НАДФ.+ редуктаза. К НАДФ добавляются электроны и ионы водорода.+ сформировать НАДФН. Этот восстановитель транспортируется в цикл Кальвина для реакции с глицерат 3-фосфат вместе с АТФ с образованием глицеральдегид-3-фосфат, основной строительный материал, из которого растения могут производить различные вещества.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Sadekar S, Raymond J, Blankenship RE (ноябрь 2006 г.). «Сохранение отдаленно родственных мембранных белков: центры фотосинтетических реакций имеют общее структурное ядро». Молекулярная биология и эволюция. 23 (11): 2001–7. Дои:10.1093 / molbev / msl079. PMID  16887904.
  2. ^ Орф Г.С., Гизриэль С., Реддинг К.Э. (октябрь 2018 г.). «Эволюция фотосинтетических реакционных центров: понимание структуры реакционного центра гелиобактерий». Фотосинтез Исследования. 138 (1): 11–37. Дои:10.1007 / s11120-018-0503-2. OSTI  1494566. PMID  29603081. S2CID  4473759.
  3. ^ Джаганнатан, Б; Голбек, JH (2009). Фотосинтез: микробный. Энциклопедия микробиологии, 3-е изд.. С. 325–341. Дои:10.1016 / B978-012373944-5.00352-7. ISBN  9780123739445.

внешняя ссылка