光系统I和II

结构与光化学性质的最小粒子能够执行光反应I和II收到了很多研究。治疗层状碎片的中性清洁剂释放这些粒子,分别指定的光系统I和光系统II。随后更严酷的治疗(带电清洁剂)和单个多肽的分离电泳技术帮助识别光系统的组件。每个光系统由聚光复杂和复杂的核心。每个核心与复杂的包含一个反应中心色素(P_700年或P_680年)可以光化学氧化,在一起电子电子受体和捐赠者。此外,复杂的核心有40到60叶绿素蛋白质。除了光吸收叶绿素分子在核心复杂,反应中心获得的激励的重要组成部分颜料聚光的复杂。

量子的需求

的量子光合作用的光反应的需求被定义为光光子吸收的数量为一个电子的转移。每个光反应的量子要求大约一被发现光子。的总数广达电脑必需的,因此,将四个电子转移导致的一个分子的形成氧气通过这两个光反应应该是两个四倍,或8。然而,似乎,额外的光吸收和使用形式三磷酸腺苷由一个循环光合磷酸化途径。(循环光合磷酸化途径是一个ATP-forming过程中受激电子返回到反应中心。)实际的量子的要求,因此,可能是9到10。

光合作用的过程:光能转换成ATP

光反应的电子转移提供能量的合成两个化合物暗反应的关键:NADPH和ATP。前一节中解释了非周期的电子流动的结果减少辅酶ii的⁺NADPH。在本节中,能源丰富的合成复合ATP。

ATP是由一个磷酸基的分子二磷酸腺苷(ADP)或者状态在化学方面,由磷酸化ADP。这个反应需要大量输入的能量,其中大部分是债券中获得的链接添加磷酸基ADP。因为叶绿体光能量权力这个反应,生产在光合作用被称为ATP光合磷酸化,氧化磷酸化的电子传递链线粒体。

与生产NADPH, ADP的光合磷酸化发生结合周期和非周期的电子流。事实上,研究人员推测,循环的唯一目的电子流光合磷酸化的可能,因为这个过程包括没有净转移的电子减少代理。周期和非周期的流的相对数量可以调整按照不断变化的生理需求的ATP和减少铁氧还蛋白和NADPH叶绿体。与电子转移反应I和II,它可以发生在膜碎片,需要完整的类囊体高效光合磷酸化。这个需求来自光合磷酸化与机制的特殊性质电子流的薄片。

相关理论的形成电子流的ATP和叶绿体膜线粒体(细胞呼吸期间负责ATP形成的细胞器)被英国生物化学家首次提出彼得·丹尼斯·米切尔,他获得了1978年诺贝尔化学奖。这化学渗透假说的理论有些修改以适应以后的实验事实。现在被广泛接受的一般特性。一个中央特性的形成氢离子(质子)浓度梯度和一个电荷在完整的薄片。的势能由质子梯度和电荷存储然后用于驱动ADP和无机磷酸盐的大力不利的转换(P_我)ATP和水。

manganese-protein复杂与光反应II暴露在类囊体的内部。因此,水在光反应的氧化二世导致释放氢离子(质子)内部类囊体空间。此外,光反应二世很可能需要跨层电子的转移对其外的脸,所以当质体醌分子减少,他们能接受质子从外面的类囊体。当这些质体醌分子氧化减少,放弃电子cytochrome-iron-sulfur复杂,类囊体内部的质子被释放。因为层不透水,释放质子在类囊体水和质体醌的氧化会导致较高的质子浓度比外面在类囊体。换句话说,建立一个质子梯度层。由于质子带正电,质子的运动在类囊体片层在光反应的结果建立一个跨层电荷。

一个酶复杂的部分,在片晶催化的反应从ADP和ATP形成无机磷酸盐。相反的反应是由一种叫做atp酶的酶催化;因此,这种酶复杂有时被称为一个atp酶复杂。它也被称为耦合因素。它由亲水性多肽(F₁),该项目从薄片的表面和疏水多肽(F₀),这是嵌入式在薄片。F₀形成一个通道,允许质子流通过层状膜F₁。F的酶₁然后催化ATP形成,使用质子供应和片状跨膜电荷。

总之,光能量的使用ATP形成间接发生:一个质子梯度和电气charge-built在或薄片因此光reactions-provide电子流的能量驱动从ADP和ATP的合成P_我。