реакционный центр

Ответ от Ђатьяна[гуру]
Реакционные центры (РЦ) — это «приводные ремни» фотосинтеза, его ключевое звено. Они представляют собой «белковую машину» , в которой происходит трансформация энергии электронного возбуждения. Принципы работы этой машины лежат также в основе функционирования других энергопреобразующих макромолекулярных комплексов трансформации энергии (АТФ-синтетазы, бактериородопсины, активных центров ферментов) . Различают активное «открытое» и пассивное «закрытое» состояния РЦ, отличающихся на несколько порядков ( 300 пс и 1,6 нс ) по средним временам флуоресценции хлорофилла в них in vivo.
В частности, своеобразие белково-пигментных комплексов бактериородопсина (БР) состоит в том что в них белок БР функционирует как светозависимый протонный насос. Он обеспечивает образование электрохимического градиента протонов на поверхности мембраны клетки, который, в свою очередь, служит для аккумулирования энергии. Первичная работа, производимая градиентом, заключается в синтезе АТФ через анаэробное (фотосинтетическое) фосфорилирование. Проводя эксперименты in vitro с упорядоченными пленками БР, выделенным из пурпурных мембран фотосинтезирующих галобактерий, была установлена возможность практического использования высушенных термостойких пленок этого белка для интеграции их с оптическими токопроводящими подложками. Это, в свою очередь, открыло практические возможности применения БР для разного рода электронных устройств, детекторов, датчиков и биотехнических информационных систем.
В системе первичных процессов фотосинтеза высших растений РЦ обеспечивают перенос электрона с одной стороны мембраны на другую. В этом смысл работы РЦ фотосинтеза. Между макромолекулярными комплексами РЦ находятся подвижные переносчики, которые, получив электрон от фотосистемы 2, переносят его к фотосистеме 1. При переносе электронов внутри тилакоида одновременно накапливаются протоны, что лежит в основе движущей силы образования АТФ.
Каковы же механизмы транспорта электрона, которые обеспечивают его эффективный и направленный перенос в макромолекулярных комплексах РЦ? Очевидно, здесь не годятся механизмы, связанные с обычными физико-химическими реакциями в растворах, где процесс происходит в результате столкновения молекул за счет избытка их кинетической энергии, достаточного для преодоления активационного барьера. В вязкой фотосинтетической мембране невозможен свободный пробег больших молекул на многие межмолекулярные расстояния, которые бы обладали избытком кинетической энергии. Здесь переносчики уже исходно взаимно ориентированы в макромолекулярных комплексах.
Важно подчеркнуть, что макромолекулярные комплексы — это та форма организации фотосинтетического аппарата, которая отвечает за общий характер и эффективность первичных процессов фотосинтеза. Вопрос о том, каков механизм переноса электрона в этих условиях, имеет важное значение. Электрон не просто переносится между переносчиками, а совершает работу по восстановлению соединений НАДФ и образованию АТФ в световой стадии. Понять, как происходит перенос электрона, — значит понять, как работает электрон в реальных условиях.
Экспериментально установлено, что начальная фотохимическая реакция в РЦ — появление электрона на первичном акцепторе (I) и положительного заряда на фотоактивном хлорофилле (P) — происходит очень быстро и с большой эффективностью:
hν + PI → P *I → P +I -
Каким же образом происходит запасание энергии в РЦ? Поглощение света переводит молекулы в электронно-возбужденное состояние. Естественное время жизни возбужденного состояния ароматических соединений, в том числе хлорофилла, составляет величину порядка 5 нс (5 х 10- 9 с) . Известно, что за это время энергия электронного возбуждения молекулы либо переходит в тепло, либо испускается в виде кванта флуоресценции. Для того чтобы эта энергия с большой
Источник: