Световые реакции фотосинтеза

Световой этап фотосинтеза условно можно разделить на 2 стадии:

• 1. Первичные световые реакции, связанные с процессами разделения зарядов и переноса электронов в реакционных центрах.
• 2. Биохимические процессы образования NADPH и ATP

Первичные световые реакции, связанные с процессами разделения зарядов и переноса электронов в реакционных центрах.

Если бы в процессе преобразования световой энергии в химическую принимала участие каждая молекула хлорофилла, то такая система была бы крайне не эффективной, поскольку даже на ярком свету одна молекула поглощает в среднем 1 квант в 0,1 секунды.

Поэтому молекулы пигмента объединены в фотосинтетические единицы, представляющие собой белково-пигментные комплексы, в которых осуществляется процесс переноса энергии от собирающих антенн к хлорофиллу особого типа, который находится в реакционном центре и является ловушкой энергии возбуждения.

Антенные комплексы. В хлоропластах организованны хлорофилл а/b-антенные системы. В их состав входят хлорофиллы, а и b, а так же каротиноиды, связанные с белками. У цианобактерий и красных водорослей роль светособирающих комплексов выполняют фикобилисомы.

Далее стоит рассмотреть общую схему фотохимического преобразования энергии, поскольку все реакционные центры имеют не только общий принцип организации, но и единый механизм (на примере ФС II).

P*₆₈₀ — Pheo > P⁺₆₈₀ — Pheo^_ > P⁺₆₈₀ — Pheo^_ — Q —_A

Первая стадия — первичное разделение зарядов.

В результате возбуждения одной из молекул хлорофилла в реакционном центре, 2 молекулы П₆₈₀ образуют диполь, который облегчает переход электрона с хлорофилла на первичный акцептор (для ФС II — Pheo).

Вторая стадия — фотоокисление пигмента Разделение зарядов между возбужденным П₆₈₀ и первичным акцептором происходит в течение нескольких пикосекунд, в течение следующих 200 пс происходит перенос электрона на вторичный акцептор с образованием вторичной радикальной пары.

Третья стадия — восстановление пигмента.

Окисленный пигмент П⁺₆₈₀ имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал и является очень активным окислителем. Донором электрона для П⁺₆₈₀ является сложная система фотоокисления воды, от которой он получает электрон через посредника — тирозин.