Hafif hasat kompleksi - Light-harvesting complex
Bir ışık hasat kompleksi , fotosentezdeki fonksiyonel birim olan bir fotosistemin daha büyük bir süper kompleksinin parçası olabilecek karmaşık alt birim proteinleri olan bir dizi kromofordan oluşur . Bitkiler ve fotosentetik bakteriler tarafından , gelen ışığın yalnızca fotosentetik reaksiyon merkezinin yakalayacağından daha fazlasını toplamak için kullanılır . Kromoforlar tarafından yakalanan ışık, molekülleri temel durumlarından uyarılmış durum olarak bilinen daha yüksek bir enerji durumuna kadar uyarabilir. Bu heyecanlı durum çok uzun sürmez ve kısa ömürlü olduğu bilinmektedir. Işık hasadı kompleksleri, farklı fotosentetik türler arasında geniş bir yelpazede bulunur. Kompleksler proteinlerden ve fotosentetik pigmentlerden oluşur ve pigment tarafından emilen fotonlardan elde edilen enerjiyi Förster rezonans enerji transferi kullanarak reaksiyon merkezine odaklamak için bir fotosentetik reaksiyon merkezini çevreler .
Fonksiyon
Fotosentez, güneş ışığını enerjiye dönüştürebilen pigment protein kompleksleri tarafından ışığın emildiği veya toplandığı bir süreçtir. Bir fotonun bir molekül tarafından emilmesi, pigment protein kompleksleri güneş ışığını topladığında gerçekleşir ve bu da yük ayırma işleminin gerçekleşebileceği reaksiyon merkezine elektronik uyarıma yol açar. yakalanan fotonun enerjisi elektronik bir geçişle eşleştiğinde. Böyle bir uyarmanın kaderi, temel duruma veya aynı molekülün başka bir elektronik durumuna geri dönüş olabilir. Uyarılmış molekül yakındaki bir komşu moleküle sahip olduğunda, uyarma enerjisi de elektromanyetik etkileşimler yoluyla bir molekülden diğerine aktarılabilir. Bu sürece rezonans enerji transferi denir ve bu oran büyük ölçüde enerji vericisi ile enerji alıcı moleküller arasındaki mesafeye bağlıdır. Uyarılmış bir fotonun temel durumuna geri dönmeden önce, enerjinin toplanması gerekir. Bu uyarı, reaksiyon merkezine iletildiği kromoforlar arasında aktarılır. Işık hasadı komplekslerinin pigmentleri, bu oranları optimize etmek için özel olarak konumlandırılmıştır.
Mor bakterilerde
Mor bakteri, LH1 ve LH2 olarak adlandırılan iki pigment protein kompleksinden oluşan hafif hasat kompleksine sahip bir tür fotosentetik organizmadır. Fotosentetik zar içinde, bu iki kompleks, düzenlemeleri açısından farklılık gösterir. LH1 kompleksleri, reaksiyon merkezini çevrelerken, LH2 kompleksleri, çevresel bir şekilde LH1 kompleksleri ve reaksiyon merkezi etrafında düzenlenir. Mor bakteriler, ışık enerjisi toplamak için bakteriyoklorofil ve karotenoidler kullanır. Bu proteinler, zarı kaplayan bir silindir oluşturan halka benzeri bir şekilde düzenlenmiştir.
Yeşil bakterilerde
Yeşil bakterilerdeki ana ışık hasadı kompleksi, klorozom olarak bilinir. Klorozom, etrafını saran protein gömülü lipidler içeren çubuk benzeri BChl c agregaları ile donatılmıştır. Klorozomlar, reaksiyon merkezini kaplayan zarın dışında bulunur. Yeşil kükürt bakterileri ve bazı Chloroflexia yakalama ışığa chlorosome olarak bilinen elips kompleksleri kullanılır. Bakteriyoklorofil formları yeşildir.
Siyanobakterilerde ve bitkilerde
Klorofiller ve karotenoidler , bitkilerde bulunan hafif hasat komplekslerinde önemlidir. Klorofil b, bir metil grubu yerine bir formil grubuna sahip olması dışında, klorofil a ile hemen hemen aynıdır . Bu küçük fark, klorofil b'nin 400 ile 500 nm arasındaki dalga boylarına sahip ışığı daha verimli bir şekilde absorbe etmesini sağlar. Karotenoidler, uzunlukları boyunca değişen tek ve çift bağlara sahip uzun doğrusal organik moleküllerdir . Bu tür moleküllere polienler denir . İki karotenoid örneği likopen ve p-karotendir . Bu moleküller ayrıca 400-500 nm aralığında ışığı en verimli şekilde emer. Karotenoidler emilim bölgeleri nedeniyle kırmızı ve sarı görünürler ve meyve ve çiçeklerde bulunan kırmızı ve sarı renklerin çoğunu sağlarlar .
Karotenoid molekülleri ayrıca bir koruma işlevi görür. Karotenoid molekülleri, özellikle güneş ışığına maruz kalmanın neden olabileceği oksijen gibi zararlı fotokimyasal reaksiyonları baskılar . Karotenoid molekülleri olmayan bitkiler, oksijene ve ışığa maruz kaldıklarında hızla ölürler.
Phycobilisome
Siyanobakteriler, glaucocystophyta ve kırmızı alglerden oluşan hafif hasat kompleksi, doğrusal tetrapirol pigmentlerinden oluşan fikobilizom olarak bilinir. R-fikoeritrin olarak adlandırılan pigment-protein kompleksleri çubuk şeklindedir ve fikobilizomun çubuklarını ve çekirdeğini oluşturur. Deniz suyu tarafından emildiği için deniz suyunda bir metre veya daha fazla derinlikte bulunan alglere çok az ışık ulaşır. Bir fikobilizom , siyanobakteriler , glaucocystophyta ve kırmızı alglerde bulunan ve gerçek bir anten gibi yapılandırılmış , ışık toplayan bir protein kompleksidir . Fikosiyanobilin ve fikoeritrobilin gibi pigmentler, sistein kalıntılarında apoproteinlerine kovalent bir tiyoeter bağıyla bağlanan kromoforlardır. Kromoforlu apoprotein, sırasıyla fikosiyanin, fikoeritrin ve allofikosiyanin olarak adlandırılır. Genellikle α ve β alt birimlerinin (α 3 β 3 ) 2 heksameri olarak ortaya çıkarlar . Işık emiliminin miktarını ve spektral penceresini geliştirirler ve daha yüksek Bitkilerde oluşan "yeşil boşluğu" doldururlar.
Bir fikobilizomun geometrik düzeni çok zariftir ve enerji transferinde% 95 verimlilik sağlar. Bir fotosentetik reaksiyon merkezinin üzerinde bulunan allofikosiyaninin merkezi bir çekirdeği vardır . Orada phycocyaninin ve fikoeritrin ince tüpler gibi bu merkezden dışarı yaymak alt birimler. Bu, emici bölümün yüzey alanını arttırır ve ışık enerjisinin reaksiyon merkezine odaklanıp bir Klorofile konsantre olmasına yardımcı olur. Bu antenlerin çevresindeki fikoeritrin alt birimlerindeki pigmentler tarafından emilen uyarılmış elektronlardan enerji transferi , reaksiyon merkezinde 100 ps'den daha az bir sürede ortaya çıkar.
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- Caffarri (2009) Yüksek bitki fotosistemi II süperkomplekslerinin işlevsel mimarisi. EMBO Dergisi 28: 3052–3063
- Govindjee ve Shevela (2011) Siyanobakterilerle Maceralar: kişisel bir bakış açısı. Bitki Biliminde Sınırlar .
- Liu vd. (2004) 2.72A ° çözünürlükte ıspanak ana ışık hasat kompleksinin kristal yapısı. Nature 428: 287–292.
- Lokstein (1994) Işık hasadı kompleksi II enerji dağılımının rolü: yüksek enerjili söndürmenin kökeni üzerine aşırı uyarım çalışmasında bir in vivo floresan. Fotokimya ve Fotobiyoloji Dergisi 26: 175-184
- MacColl (1998) Cyanobacterial Phycobilisomes. YAPISAL BİYOLOJİ DERGİSİ 124 (2-3): 311-34.
Dış bağlantılar
- ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi Tıbbi Konu Başlıkları'nda (MeSH) ışık hasadı + protein + kompleksleri
- http://www.life.illinois.edu/govindjee/photoweb - Fotosentez ve tüm alt kategoriler