反应中心和能量转移

光系统II中的关键步骤的使用吸收光能量转移电子供体分子受体分子。特定的供体和受体分子在两个光系统是不同的。的网站在一个光系统这种事件发生时被称为反应中心。使用的中心作用激发能提取一个电子从一个分子转移到另一个原因是,在每个光系统中,由一种特殊形式的叶绿素a包裹着一个特定的蛋白质。当叶绿素反应中心收到激发能量,它是提高电子激发态。在这个激发态可以减少一个电子转移到受体分子。然后氧化叶绿素撤回一个电子供体分子,所以返回它初始状态。失去一个电子是伴随着下降的吸收光谱叶绿素反应的中心,在该地区的红色的高峰。光谱的变化是最大的在约700纳米的光系统I和大约680纳米光系统II:因此,叶绿素的特殊形式被称为P700 P680,分别。自反应中心叶绿素只占非常小的比例的总叶绿素a -一个P700和一个P680每500总绿色植物中的叶绿素分子——他们的光谱变化是微不足道的总吸收系统的频谱。

激反应中心的叶绿素可以带来的直接吸收一个光子。自P700 P680构成总色素的一小部分,然而,这并不经常发生。事实上,几乎所有的反应中心是能量的激发能收到最初被大大多聚光或天线色素分子的光系统和转移到反应中心。这发生的机制被称为感应共振转移,由理论化学家t·福斯特在1947年率先提出的。

吸收一个光子,一个分子是紧随其后的是振动能量耗散,使受激电子激发态的最低水平。这可以处于共振状态的上部振动水平的另一个分子的激发态(激发态,最初,)。的能量转移的从第一个分子第二个,即第一个分子返回到基态,第二个分子提高电子激发态。高效转移捐赠分子的荧光发射峰必须接收分子的吸收光谱重叠。因为任何分子的荧光发射光谱的镜像长波的吸收光谱,高峰转移到更长的波长,它遵循有效的能量转移吸收峰应该在一个捐赠的分子更短的波长比收到的分子。除了分子不能太遥远:有效的转移可以发生在大约5海里的距离。

聚光,而不是反应中心色素分子的绝大多数是由叶绿素分子,叶绿素b, c1(或c3)和c2,各种类胡萝卜素和胆蛋白质。所有这些积极体外(类胡萝卜素除外)发出荧光,所以假设归纳的共振能量转移其中发生的礼物没有问题。类胡萝卜素,另一方面,在体外显示几乎没有荧光,表达的观点有时是能量传递的类胡萝卜素色素必须涉及一些其他机制。不过被证明,类胡萝卜素荧光在事实发生,但在非常低的收益率:6 x 10 ~ 5 b-carotene453a岩藻黄质和5 x 10 ~ 5。680年由类胡萝卜素分子吸收光子增加第一激发单重态的能级,表示1部。这是紧随其后的是一个快速的无辐射弛豫光被禁止的单重态,2 ag),以更低的能级(“光禁止”意味着分子不能到达这个状态直接吸收一个光子)。的β-胡萝卜素,Gillbro Cogdell(1989)认为,荧光发射的1部激发单重态,而且很短的一生排除了福斯特机制作为有效的能量转移的候选人在聚光天线类胡萝卜素。作为一个可能的替代他们建议短程电子交换相互作用。对于fucox-anthin Katoh et al。(1991)目前的证据表明,荧光发射源于2 ag)状态,并建议福斯特能量转移发生的机制对Qy单重态(对应于^ 670海里吸收带叶绿素a的)。

在高等植物和绿藻,能量被叶绿素b是转移到叶绿素吸收约l00%效率:类胡萝卜素吸收的能量转移(效率较低),可能第一次叶绿素b,然后叶绿素a。在这些藻类含有叶绿素c,被这种色素吸收的能量有效地转移到叶绿素a。在这些藻类含有主要聚光类胡萝卜素-岩藻黄质,peridinin或siphonaxanthin——大量吸收500 - 560 nm地区有有效的能量转移直接从叶绿素a的类胡萝卜素。红色和蓝绿藻的顺序转移,90%到80有效的整体,是藻红蛋白(或phycoerythrocyanin) !藻青蛋白!allophycocyanin !叶绿素a。在隐芽植物,通常只有一个胆蛋白质,这个序列是不可能的:直接从胆蛋白质能量转移到叶绿素可能发生,从藻青蛋白效率很高,但从藻红蛋白低效率。

在任何情况下(除了叶绿素d-containing生物—看下面),无论哪一个色素首先捕捉光线,吸收的能量总是在叶绿素a结束。这是可以预料到的,因为叶绿素在长有其吸收峰波长比任何其他颜料,如前所述,能量迁移的机制在分子吸收的方向最大的波长。在大部分叶绿素蛋白复合物中,激发能量波动随机,直到达到一个反应中心,立即被困和用于电子转移。

不寻常的蓝藻植物,Acaryochloris码头,主要的吸光色素叶绿素d,与体内Qy吸收带大约715海里,920908 ^ 676海里相比叶绿素叶绿素。光系统I反应中心在这个生物似乎是一种叶绿素d:光谱变化兴奋,失去一个电子时最大约740海里,所以它被称为P740.595 Acaryochloris滨含有少量的叶绿素叶绿素——大约3%的d内容,有证据表明,光系统II反应中心在这个生物实际上叶绿素叶绿素,这“艰难”能量转移从叶绿素d叶绿素发生。907908 a的胆蛋白质码头只有光系统II.594提供能量

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