A növényi
fotoszintézis során, az elnyelt fényenergia a víz
fotolízisét, és a szén-dioxid szénhidráttá történő szintézisét eredményezi. A
vízmolekuláról két elektron és két proton hasad ki, miközben oxigén szabadul
fel. Az elektronok két fotokémiai rendszer segítségével NADP-re kerülnek és
NADPH keletkezik. Mindeközben ATP keletkezik.
A fényszakasz a kloroplasztiszon belül, a tilakoid
membránban zajlik le. A tilakoid korongok egymás mellé rendeződve kialakítják a
gránumokat.
Klorofill pigmentek: Mg-porfirinek. a, b, c, d, e.
A fényrendszerekben több száz klorofill-molekula és kb. 50
karotinoid pigment-molekula foglal helyet. A molekulák a fénysugarak fotonját
elnyelve gerjesztődnek, az elnyelt energiát egymásnak átadják, míg a vándorló
energiakvantum el nem jut a fotokémiai reakciócentrumig.
A fotoszintetikus hatás hullámhosszfüggése, a látható
fénytartományban megegyezik a tilakoid membrán pigmentjeinek összeadódó
fényelnyelési spektrumával.
Leghatásosabba 400-500 és 600-700 nm-es tartomány.
Fikobilin pigmentek: nyíltláncú tetrapirrol-fényelnyelő
csoportot tartalmaznak, fényelnyelésük maximuma 500-650 nm. Kovalens kötéssel
fehérjemolekulákhoz kapcsolódnak (fikobiliproteinek). A fehérjében lévő egyik
SH csoport hozzákapcsolódik a fikobilinmolekulák oldalláncán lévő kettős
kötéshez. Fikoeritrin, fikocianin.
PS-I: 1-es ftokémiai rendszer növényekben
PS-II: 2-es fotokémiai rendszer növényekben. Az olyan
mikroorganizmusokban, amelyekben a fotoszintézis nem vízhasítással és nem
oxigén-felszabadulással jár, a PS-II hiányzik.
PS-I nagyobb hullámhosszú fénysugarakkal gerjeszthető, mivel
sokkal több klorofill-a-t tartalmaz mint klorofill-b-t. Reakciócentrumának
maximális fényelnyelése 700 nm-en van. (P700)
PS-II elnyelési maximuma 680 nm.
H2O + NADP+ +
foton = 0,5 O2
+ NADPH + H+
P700 gerjestése à vas/kén fehérjék à
P430 (FRS) à
Fd (ferredoxin) à
Fd-NADP oxireduktáz flavincsoportja à NADP+
P700-ban elektronlyuk keletkezik, ami PS-II-ből pótlódik.
P680 gerjesztése à primer
elektronakceptor (PEA) à QA (plasztokinon molekula) à QB à
PQ-pool (plasztokinon-gyűjtő) (A kinonmolekulák redukciójához 2 elektron
szükséges, így egymás után két elektronnak kell a pályát befutnia.) à
citokrom-b à
citokrom-f à
PC (plasztocianin; réz iont tartalmaz) à P700
Ilyenkor P680 válik elektronhiányossá, ennek betöltésére a
víz szolgáltat elektront. Az oxidált P680 nagyon pozitív redoxpotenciálú, ez
energetikailag lehetővé teszi, hogy a vízmolekula redukálja. Hogy ne
keletkezzenek részlegesen oxidált vízmolekulák, illetve toxikus szabadgyökök,
két vízmolekuláról egyszerre 4 elektronnak kell eljutnia a PS-II rendszerre,
hogy közben ne szabadulhassanak ki köztitermékek. Ez Mn-tartalmú
fehérjekomplexek segítségével valósul meg.
Az ADP fotofoszforillációja valószínűleg a cit.b – cit.c elektronátmenethez
kapcsolható. Motorja a H-ion koncentrációkülönbség a membrán két oldala között.
In vitro kísérletekkel igazolták, hogy a rendszer sötétben
is képes ATP szintézisre, ha mesterséges protongrádienst alakítanak ki. Az ATP
szintézis, tehát a fotofoszforillálás során is a kemiozmózisos kapcsolás
szerint megy végbe.
További kivonatok a következőről A biokémia alapjai - 4.1.10.1. A fotoszintézis fényszakasza