Komplex pro sklizeň světla - Light-harvesting complex

Světlo sklizeň komplex se skládá z řady chromofory, které jsou složité subjednotkové proteiny , které mohou být součástí většího Super komplex fotosystému , funkční jednotky ve fotosyntéze . Používají ho rostliny a fotosyntetické bakterie ke sbírání více přicházejícího světla, než jaké by zachytilo samotné fotosyntetické reakční centrum . Světlo, které je zachyceno chromofory, je schopné vzrušovat molekuly ze základního stavu do stavu vyšší energie, známého jako excitovaný stav. Tento vzrušený stav netrvá dlouho a je známo, že má krátkodobý průběh. Komplexy pro sběr světla se nacházejí v nejrůznějších druzích mezi různými fotosyntetickými druhy. Komplexy se skládají z proteinů a fotosyntetických pigmentů a obklopují fotosyntetické reakční centrum, aby zaostřily energii získanou z fotonů absorbovaných pigmentem směrem k reakčnímu centru pomocí Försterova přenosu rezonanční energie .

Funkce

Fotosyntéza je proces, při kterém je světlo absorbováno nebo sklizeno komplexy pigmentových proteinů, které jsou schopné přeměnit sluneční světlo na energii. K absorpci fotonu molekulou dochází, když komplexy pigmentových proteinů sklidí sluneční světlo, což vede k elektronické excitaci dodávané do reakčního centra, kde může probíhat proces separace náboje. když se energie zachyceného fotonu shoduje s energií elektronového přechodu. Osudem takové excitace může být návrat do základního stavu nebo do jiného elektronického stavu stejné molekuly. Když má excitovaná molekula blízkou sousední molekulu, může být excitační energie také přenesena prostřednictvím elektromagnetických interakcí z jedné molekuly na druhou. Tento proces se nazývá rezonanční přenos energie a rychlost silně závisí na vzdálenosti mezi molekulami donoru energie a akceptoru energie. Než může vzrušený foton přejít zpět do základního stavu, je třeba sklidit energii. Tato excitace se přenáší mezi chromofory, kde se dodává do reakčního centra. Komplexy pro sklizeň světla mají své pigmenty speciálně umístěné tak, aby tyto rychlosti optimalizovaly.

Ve fialových bakteriích

Hlavní článek: Bakteriální anténní komplex

Fialové bakterie jsou typem fotosyntetického organismu s komplexem pro sklizeň světla, který se skládá ze dvou komplexů pigmentových proteinů označovaných jako LH1 a LH2. Ve fotosyntetické membráně se tyto dva komplexy liší svým uspořádáním. Komplexy LH1 obklopují reakční centrum, zatímco komplexy LH2 jsou uspořádány kolem komplexů LH1 a reakčního centra periferně. Fialové bakterie používají bakteriochlorofyl a karotenoidy ke shromažďování světelné energie. Tyto proteiny jsou uspořádány prstencovitým způsobem a vytvářejí válec, který překlenuje membránu.

V zelených bakteriích

Hlavní článek: Chlorosome

Hlavní komplex získávání světla u zelených bakterií je známý jako chlorosom. Chlorosom je vybaven tyčinkovitými agregáty BChl c s obklopujícími lipidy bílkovin. Chlorosomy se nacházejí mimo membránu, která pokrývá reakční centrum. Zelené bakterie síry a některé chloroflexie používají k zachycení světla elipsoidní komplexy známé jako chlorosome. Jejich forma bakteriochlorofylu je zelená.

V sinicích a rostlinách

Hlavní článek: Světelné komplexy zelených rostlin

Chlorofyly a karotenoidy jsou důležité v komplexech pro sklizeň světla přítomných v rostlinách. Chlorofyl b je téměř totožný s chlorofylem a, kromě toho, že má methylovou skupinu místo formylové skupiny . Tento malý rozdíl je chlorofyl b absorbují světlo s vlnovými délkami mezi 400 a 500 nm efektivněji. Karotenoidy jsou dlouhé lineární organické molekuly, které mají podél své délky střídavé jednoduché a dvojné vazby. Takové molekuly se nazývají polyeny . Dva příklady karotenoidů jsou lykopen a p-karoten . Tyto molekuly také nejúčinněji absorbují světlo v rozsahu 400 - 500 nm. Díky své absorpční oblasti se karotenoidy zdají červené a žluté a poskytují většinu červené a žluté barvy přítomné v ovoci a květinách .

Karotenoidové molekuly také plní ochrannou funkci. Molekuly karotenoidů potlačují škodlivé fotochemické reakce, zejména ty , které zahrnují kyslík , což může způsobit vystavení slunečnímu záření. Rostliny, které postrádají molekuly karotenoidů, rychle zemřou po vystavení kyslíku a světlu.

Phycobilisome

Hlavní článek: Phycobilisome
Schematické rozložení proteinových podjednotek ve fykobilizomu.

Světelný komplex sinic, glaukocystofytů a červených řas je známý jako fykobilizom, který se skládá z lineárních tetrapyrrolových pigmentů. Pigmentově-proteinové komplexy označované jako R-fykoerytrin mají tvar tyčinky a tvoří tyčinky a jádro fykobilisomu. Malé množství světla dosáhne řas, které se nacházejí v hloubce jednoho metru nebo více v mořské vodě, protože světlo je absorbováno mořskou vodou. Fykobilizom je světlo-sklizeň proteinový komplex přítomný v sinic , glaucocystophyta a červené řasy a je uspořádán jako skutečný antény. Pigmenty, jako je fykocyanobilin a fykoerythrobilin , jsou chromofory, které se vážou prostřednictvím kovalentní thioetherové vazby na své apoproteiny na cysteinových zbytcích. Apoprotein se svým chromoforem se nazývá fykocyanin, fykoerythrin a alophykocyanin. Často se vyskytují jako hexamery podjednotek α ​​a β (α 3 β 3 ) 2 . Zvyšují množství a spektrální okno absorpce světla a vyplňují „zelenou mezeru“, která se vyskytuje u vyšších rostlin.

Geometrické uspořádání fykobilizomu je velmi elegantní a vede k 95% účinnosti přenosu energie. Existuje centrální jádro alophycocyaninu , které sedí nad fotosyntetickým reakčním centrem. Existují fykocyaninové a fykoerytrinové podjednotky, které vyzařují z tohoto středu jako tenké trubice. To zvětšuje povrch absorpční části a pomáhá soustředit a soustředit světelnou energii dolů do reakčního centra na chlorofyl. Přenos energie z excitovaných elektronů absorbovaných pigmenty ve fykoerythrinových podjednotkách na periferii těchto antén se objevuje v reakčním centru za méně než 100 ps.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Caffarri (2009) Funkční architektura vyšších superkomplexů vyššího fotosystému II. EMBO Journal 28: 3052–3063
  • Govindjee & Shevela (2011) Adventures with cyanobacteria: a personal perspective. Hranice ve vědě o rostlinách .
  • Liu a kol. (2004) Krystalová struktura špenátu, hlavního komplexu pro sběr světla, s rozlišením 2,72 °. Nature 428: 287–292.
  • Lokstein (1994) Úloha rozptylu energie komplexu II sběru světla: studie in vivo fluorescence v nadměrné excitaci o původu vysokoenergetického zhášení. Journal of Photochemistry and Photobiology 26: 175-184
  • MacColl (1998) Cyanobacterial Phycobilisomes. VESTNÍK STRUKTURÁLNÍ BIOLOGIE 124 (2-3): 311-34.

externí odkazy