Понятие о фотосистемах: фотосистема I(ФС-1) и фотосистема II(ФС-2)

Фотосистема — совокупность ССК, фотохимического реакционного центра и переносчиков электрона. В хлоропластах зеленых растений имеются две фотоактивные пигментные системы: фотосистема I(ФС-1) и фотосистема II (ФС-2). Открыты они были в связи си изучением эффекта существенного усиления фотосинтетической активности хлоропластов при добавлении к дальнему красному свету более коротковолнового. Пониженная интенсивность фотосинтеза на одном лишь длинноволновом свете объясняется тем, что в возбужденное состояние приходят молекулы хлорофилла ФС-1, добавление же более коротковолнового света возбуждает обе системы, что и приводит к резкому усилению фотосинтеза.

Фотосистема II(ФС-2)

ФС-2 содержит 200 молекул хлорофилла a, 100 молекул хлорофилла b, 50 молекул каротиноидов и 2 молекулы феофитина. Реакционный центр ФС-2 представляет собой пигмент-белковый комплекс, расположенный в тилакоидных мембранах и окружённый ССК. В нём находится димер хлорофиллаaс максимумом поглощения при 680 нм (П680). На него,в конечном счёте передаётся энергия кванта света из ССК, в результате чего один из электронов переходит на более высокое энергетическое состояние, связь его с ядром ослабляется и возбуждённая молекула П680становится сильным восстановителем (E0=-0,7 В).

П680 восстанавливает феофитин, в дальнейшем электрон переносится на хиноны, входящие в состав ФС-2 и далее на пластохиноны, транспортируемые в восстановленной форме к b6f комплексу. Одна молекула пластохинона переносит 2 электрона и 2 протона, которые берутся из стромы. Заполнение электронной вакансии в молекуле П680происходит за счёт воды. В состав ФС-2 входит водоокисляющий комплекс, содержащий в активном центре ионы марганца в количестве 4 штук. Для образования одной молекулы кислорода требуется две молекулы воды, дающие 4 электрона. Поэтому процесс проводится в 4 такта и для его полного осуществления требуется 4 кванта света. Комплекс находится со стороны внутри тилакоидного пространства и полученные 4 протона выбрасываются в него.

Таким образом, суммарный результат работы ФС-2 —это окисление 2 молекул воды с помощью 4 квантов света с образованием 4 протонов во внутри тилакоидном пространстве и 2 восстановленных пластохинонов в мембране

Фотосистема I(ФС-1)

В эволюционном отношении ФС-1 более древняя фотосистема. У фотосинтезирующих бактерий эта система не способна использовать воду в качестве донора электронов и является единственной.ФС-1содержит примерно 200 молекул хлорофилла.В реакционном центре первой фотосистемы находится димер хлорофилла a с максимумом поглощения при 700 нм (П700). После возбуждения квантом света он восстанавливает первичный акцептор —хлорофилл a, тот —вторичный (витамин K1или филлохинон), после чего электрон передаётся на ферредоксин, который и восстанавливает НАДФ с помощью фермента ферредоксин-НАДФ-редуктазы. Белок пластоцианин, восстановленный в b6f комплексе, транспортируется к реакционному центру первой фотосистемы со стороны внутритилакоидного пространства и передаёт электрон на окисленный П700