电子的路径

被广泛接受的一般特征光电子转移的机制,其中两个光反应(光反应我和反应(二)发生在电子的转移水来二氧化碳提出的,罗伯特·希尔和Fay Bendall在1960年。这种机制是基于相对潜在(伏特)各种代数余子式的电子转换链的氧化或还原。分子的氧化形式有最强的亲和力(即为电子。,一个re strong oxidizing agents) have a low relative potential. In contrast, molecules that in their oxidized form are difficult to reduce have a high relative potential once they have accepted electrons. The molecules with a low relative potential are considered to be strong oxidizing agents, and those with a high relative potential are considered to be strong reducing agents.

图中描述了光合作用的光反应阶段,实际的光化学步骤通常是由两个垂直的箭头表示。这些箭头表明特殊色素P_680年和P_700年从聚光chlorophyll-protein接收光能量分子,提出从基态到激发态能量。激发态,这些色素是极强的迅速减少代理电子转移到第一个受体。这些最初的受体也强烈减少代理和迅速将电子传递给航空公司更稳定。在光反应二世,第一个受体脱镁叶绿素,这是一个类似于分子叶绿素也有很强的迅速减少潜在和电子转移到下一个受体。特殊的醌类是下一个系列的。这些分子是类似于质体醌;他们收到电子从脱镁叶绿素,通过他们的中间电子运营商,其中包括质体醌池和细胞色素b和f在一个复杂的iron-sulfur有关蛋白质。

我在光反应,电子传递给iron-sulfur蛋白质在层状膜,之后电子流向铁氧还蛋白,一个小水溶性iron-sulfur蛋白质。当辅酶ii⁺和一个合适的酶存在,两个铁氧还蛋白分子,带着一个电子,两个电子转移到辅酶ii⁺(即,拿起一个质子。,一个氢离子)和NADPH。

每次P_680年或P_700年分子放弃一个电子,它返回到地面(镇定的)状态,但由于一个正电荷失去电子。这些带正电的离子是非常强大的氧化剂,移去一个电子从一个合适的捐赠者。P_680年⁺光反应二世能够把电子从水的合适催化剂。有很好的证据表明两个或更多锰原子包裹着蛋白质参与这种催化作用,服用4个电子从两个水分子(四氢离子)的释放。manganese-protein复杂放弃这些电子一次通过一个身份不明的运营商P_680年⁺,降低P_680年。锰是选择性地通过化学处理时,类囊体氧化水失去了能力,但所有的其他部分电子通路保持不变。

我在光反应,P_700年⁺恢复电子从质体蓝素,进而收到他们从中间运营商,包括质体醌池和细胞色素b和f细胞色素分子。中间的运营商可能会收到电子从水通过光反应二世和醌类。电子从水中转移到铁氧还蛋白通过两个光反应和中间运营商非周期的电子流。另外,电子可以转让只有光反应,在这种情况下,他们从铁氧还蛋白回收回到中间运营商。这个过程称为循环电子流。

两个光反应的证据

许多证据支持电子流通过两个光反应的概念。美国生物化学家的早期研究罗伯特·爱默生雇佣藻类小球藻,这是照亮仅与红光,蓝光,和红色和蓝色光在同一时间。氧气进化在每种情况下测量。这是实质性的蓝光单独而不是与红光。红色和蓝色的光在一起,的数量氧气发展远远超过与蓝色和红色光的总和。这些实验数据指出,两种类型的光反应的存在,在串联操作时,将产生氧进化的最高水平。现在知道的光反应我可以使用稍长波长比红色(λ= 680海里),虽然光反应二需要光波长为680纳米或更短。

这些早期的研究以来,两个光反应分离在许多方面,包括分离膜的粒子,每个反应发生。正如前面所讨论的那样,薄片可以中断机械成碎片,吸收光能,打破水分子(即的债券。,氧化水)产生氧气,氢气离子,电子。这些电子可以被转移到铁氧还蛋白,最终电子受体的光阶段。没有电子从水中转移到铁氧还蛋白发生如果除草剂DCMU礼物。随后添加某些减少染料(即。电子给体)恢复光明减少辅酶ii的⁺但是没有氧气生产,表明光反应我但不是光反应II是功能。现在知道DCMU块之间的电子转移醌光反应II和质体醌池中。

当处理某些洗涤剂,可以分解成小薄片颗粒进行单一的光反应的能力。一种类型的粒子能吸收光能量,氧化水,和产生氧气(光反应II),但是一种特殊的染料分子必须提供接受电子。在电子给体的存在,如降低染料,第二类型的片状粒子能吸收光和电子从电子供体转移到铁氧还蛋白(光反应我)。