Перенос электрона в первичных стадиях процессах фотосинтеза.

Последовательность отдельных реакций в фотобиологических про­цессах включает следующие стадии: поглощение кванта света хромофорной группой и образование электронно-возбужденных состояний -> миграция энергии электронного возбуждения -> первич­ный фотофизический акт и появление первичных фото­продуктов -> образование первичных стабильных хи­мических соединений -> физиолого-биохимические процессы -> конечный фо­тобиологический эффект.

В основе первичных процессов фото­синтеза лежит сложная совокупность окислительно-восстановительных реакций переноса электрона в электрон-траспортной цепи (ЭТЦ).

Z-схемa фотосинтеза: восстановленные продукты ФС II служат донорами элек­тронов для ФС 1. Возбуждение светом, который в основном поглощается ФС П, должно приводить к восстановле­нию промежуточных переносчиков в ЭТЦ, а возбуждение ФС 1, наоборот, к их окислению.

Фотосистемы ФС2 и ФС1 функционируют последова­тельно: донором электронов для ФС1 служат восстановленные в резуль­тате действия ФС2 фотопродукты. Дальний красный свет (длина волны > 680 нм) поглощается преимущественно пигментами ФС1 и вызывает окисление цитохрома, который восстанавливается ФС2 при поглощении коротко­волнового света (длина волны < 680 нм). Оптимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при определенном соотношении между количеством воз­бужденных ФС1 и ФС2, которое зависит от спектрального состава света. Поглощение света происходит пигментами светособирающего (СС) пиг­мент - белкового (ПБ) комплекса (ССПБК), от которого, как из резервуа­ра, энергия возбуждения передается на пигмент - белковые комплексы ФС1 и ФС2 (ПБК1 и ПБК2) и далее непосредственно к реакционным центрам РЦ1 и РЦ2:

Схема миграции энергии в фотосинтетическом аппарате высших растений

В зависимости от конформационного состояния фотосинтетических мембран изменяется топография распо­ложения ПБК1 и ПБК2 , их связь с ССПБК, и распределение энергии возбуждения между ФС1 и ФС2. Это определяется присутствием ионов в среде, рН среды, степенью фосфорилирования и поверхностным зарядом белков ССПБК. В различных физиологических условиях изменяется роль этих факторов, что таким образом имеет регуляторное значение для распределения энергии возбуждения между фотосистемами.