20.4: Fotokimyasal Reaksiyon Merkezi

Reaksiyon merkezleri, fotonlardan kimyasal varlıklara enerji dönüşümünü başlatan pigment-protein kompleksleridir. Bu nedenle, fotokimyasal reaksiyon merkezi, bu kompleksleri tanımlamak için daha uygun bir terimdir. Nobel ödüllü Robert Emerson ve William Arnold, sadece bir oksijen molekülünün salınması için yaklaşık 2.500 klorofil molekülünün katılımını göstererek fotokimyasal reaksiyon merkezlerinin ilk deneysel kanıtını sağladılar. Fotosentetik bir birim içinde bulunan binlerce fotosentetik pigmente rağmen, sadece birkaçı fotokimyasal aktiviteye sahiptir. Reaksiyon merkezleri, verimli fotosenteze yol açamayan daha az pigment molekülü içerir. Bu nedenle, çok sayıda ve çeşitli pigmentlere sahip bir anten kompleksi, önemli miktarda foton biriktirir ve enerjilerini reaksiyon merkezine iletir. Reaksiyon merkezinin fotokimyasal olarak aktif pigmentleri daha sonra ışık enerjisini, aşağı akış kimyasal reaksiyonları için kullanılan yüksek enerjili elektronlara dönüştürür.

Siyanobakteriler, yeşil ve kırmızı algler gibi oksijen salan organizmalarda ve daha yüksek bitkilerde, reaksiyon merkezi hem fotosistem I hem de II'nin içinde bulunur. Tek bir fotosisteme sahip bakterilerde de bulunur. Bakterinin reaksiyon merkezi- Rhodopseudomonas viridis, izole edilen ve incelenen ilk integral zara bağlı proteindir. R. viridis reaksiyon merkezinin moleküler mimarisi, PSII reaksiyon merkezine benzer, ancak oksijen geliştiren bir kompleksten ve dolayısıyla oksijen üretme yeteneğinden yoksundur. H, L, M, sitokrom adı verilen dört protein alt birimi ve bakteriyel klorofil ve karotenoidleri içeren 14 kofaktörden oluşur. L ve M alt birimleri, 870nm dalga boyunda bir fotonu emen iki bakteriyel klorofil molekülünü barındırır, bu nedenle P870 reaksiyon merkezi adı verilir. R. viridis reaksiyon merkezi ayrıca birincil elektron alıcısı olarak işlev gören bir bakteriyel feofitin, terminal elektron alıcısı olarak hareketli bir kinon, zara bağlı bir sitokromlar bc1 ve bir periplazmik sitokrom bc2 içerir. Bunlar birlikte, R. viridis'teki ışıkla çalışan elektron transfer döngüsünün ayrılmaz bir bileşenini oluşturur.

Bir fotokimyasal reaksiyon merkezi, her fotosistemin merkezinde bulunan bir pigment-protein kompleksidir.

Reaksiyon merkezleri, terminal elektron alıcılarına bağlı olarak iki kategoriye ayrılır.

Tip I reaksiyon merkezi bir ferredoksine sahiptir ve tip II, terminal elektron alıcısı olarak bir plastokinon molekülüne sahiptir.

Her reaksiyon merkezi ayrıca, belirli dalga boylarındaki ışığı emen özel bir klorofil çifti olan bir moleküle sahiptir.

PSI reaksiyon merkezi, 700 nanometre dalga boyuna sahip fotonları emer ve bu nedenle P700 olarak adlandırılır.

Buna karşılık, PSII reaksiyon merkezi 680 nanometrelik bir dalga boyunu emer ve P680 olarak adlandırılır.

Farklılıklarına rağmen, hem PSI hem de PSII çok benzer bir prensipte çalışır.

Bir reaksiyon merkezindeki klorofil çifti bir fotonu emdiğinde, temel durum elektronlarından biri uyarılmış bir enerji seviyesine ulaşır.

Sonuç olarak, klorofil molekülü uyarılır ve stabilite için sahip olduğu fazla enerjiyi kaybetmesi gerekir. Böylece, enerji verilmiş elektronu yakındaki bir elektron alıcısına yayar.

Pozitif yüklü klorofil iyon çifti daha sonra orijinal durumuna geri dönmek için bir su molekülü gibi bir donörden elektronları çeker.