Фотосистема II (ФС II) — это белково-пигментный комплекс, который играет ключевую роль в процессе фотосинтеза, осуществляя первичное поглощение света и разделение воды на кислород, протоны и электроны. Она располагается в тилакоидных мембранах хлоропластов у растений, водорослей и цианобактерий.

Биохимия фотосистемы II

Структура: ФС II состоит из хлорофиллов, каротиноидов и белков. Основные компоненты включают:

Антенные комплексы, состоящие из хлорофилла a, хлорофилла b и других пигментов, которые поглощают свет и передают энергию.Центр реакции, который включает два молекулы хлорофилла a (P680) — это место, где происходят фотохимические реакции.

Процесс фотосинтеза:

Когда фотон поглощается хлорофиллом, он возбуждает электрон, который переходит на более высокий энергетический уровень.Возбужденный электрон передается на первичный акцептор (первичная электроника) и далее по цепочке переноса электронов, что ведет к образованию АТФ и НАДФН.Важным этапом является фотолиз воды, где вода расщепляется на кислородный газ, протоны и электроны. Электроны от воды заменяют те, которые были выведены из П680.Механизмы фотодинамического повреждения при избытке света

Когда растения подвергаются избытку света, происходят несколько загрязняющих процессов, которые могут привести к фотодинамическому повреждению:

Производство реактивных форм кислорода (РФК):

В условиях избытка света возникает слишком много энергии, и фотосистема может быть перегружена. Это ведет к утечке электронов из цепи переноса и образованию РФК, таких как супероксид-анионы, перекись водорода и гидроксильные радикалы, которые могут повреждать клеточные компоненты.

Перегрев и денатурация белков:

Избыточная энергия может привести к перегреву и необратимой денатурации белков, включая компоненты фотосистемы.

Инверсия условий:

Клеточные механизмы защиты (например, антоцианы и каротиноиды) могут оказаться недостаточными для нейтрализации избытка РФК, что приведет к повреждению мембран, белков и ДНК.

Исчерпание запасов поглотителей энергии:

В условиях избытка света запасы пигментов и других молекул, которые могут защищать растения от избыточной энергии (антиоксиданты), могут исчерпываться.Заключение

Фотосистема II является критически важной для фотосинтеза, но под воздействием избытка света может воздействовать на производственные механизмы, приводя к образованию вредных РФК и, как следствие, к повреждению клеток. Понимание этих процессов позволяет разрабатывать стратегию улучшения устойчивости растений к стрессам, связанным с климатическими изменениями и другими стрессами.