20. Фотосистемы I и II и Z-схема переноса электронов

Световые реакции фотосинтеза осуществляются двумя сложными белково-пигментными комплексами, встроенными в мембраны тилакоидов — Фотосистемой I (ФС I) и Фотосистемой II (ФС II). Они работают совместно, обеспечивая поток электронов от воды к NADP+.

  • Структура фотосистем: Каждая фотосистема состоит из:
    • Светособирающего комплекса (антенны): Содержит сотни молекул хлорофиллов и каротиноидов, которые улавливают кванты света и передают энергию возбуждения в реакционный центр.
    • Реакционного центра: Содержит особую пару молекул хлорофилла a (P700 в ФС I и P680 в ФС II), которая, получив энергию, способна отдать электрон, запуская фотохимическую реакцию.
  • Z-схема переноса электронов: Это процесс, описывающий путь электрона:
    1. Квант света возбуждает ФС II. Ее реакционный центр P680 отдает электрон.
    2. Для восполнения потерянного электрона ФС II осуществляет фотолиз воды, расщепляя H2O на электроны, протоны (H+) и кислород (O2). Именно этот процесс является источником всего кислорода в атмосфере.
    3. Электрон от ФС II передается по цепи переносчиков (включая комплекс цитохромов b6/f) к ФС I.
    4. Квант света возбуждает ФС I. Ее реакционный центр P700 отдает электрон.
    5. Этот электрон используется для восстановления NADP+ до NADPH.

В результате этого нециклического потока электронов образуются два ключевых продукта, необходимых для темновых реакций: NADPH (восстановительная сила) и АТФ (энергия), который синтезируется за счет протонного градиента, создаваемого при переносе электронов.

(с. 46-49, 51)