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燦々と降り注ぐ太陽の光は、地球上全ての生命のエネルギーの源となっている。
植物の葉緑体内のチコライドでは、光化学反応によってATPとNADPHを合成する。 |
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植物の電子伝達の図式 |
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光化学系(Photo chemisty)には、TとUの2種類が存在し(番号は発見順)、チラコイド膜上で別々の構造を持つ複合体として働く。 電子はUからTへと伝達される。
光化学系II(PSU)は、数十種のサブユニットから構成された複合体で、クロロフィルaとたんぱく質の結合物数100個からなる集光複合体と反応中心からなる。 反応中心にはたんぱく質と結合した特別な1対のクロロフィル(スペシャルペア)があり、吸収極大が680nmの色素なのでP680といわれている。Pは色素pigmentの略。 P680は、高エネルギーの励起状態に遷移させられて電化分離をおこし、光収穫系から電子を飛び出させる。すると、クロロフィルaは電子を失った酸化型となるが、これはチラコイド内腔の水を分解してできた電子で補充される。水素イオンはチラコイド内腔中に放出される。2H2O→O2+4H++4e- 電子の流れは、水→マンガンクラスタ(Mn)ー→チロシン基(Tyr)→P680→フェオフィチン(Phe)→QA→QBとなる。水分解から電子伝達が始まるのではなく、電子を失ったクロロフィルaに水からの電子が補充されていくのだ。 上に戻る
PSUから飛び出した電子はPQ(プラストキノン)を経て、シトクロムb6/f複合体、それを出て伝達体のPC(プラストシアニン)へと順次受け渡されて、PSTに入っていく。 QBのPQはチラコイド膜中で自由に動くことができる。このPQはストロマ中の水素イオン2個を取り込んでPQH2(ジヒドロプラストキノン)となる。 PSUから飛び出したPQH2は、シトクロムb6/f複合体に電子を渡す。
水の電子を利用して光合成ができるようになったことは、生物の太陽エネルギー利用を圧倒的な量のものにした。 チラコイド内腔の水の分解は、PSU複合体に結合したマンガン結合たんぱく質マンガンクラスタ-によって触媒される。水を分解してできた水素イオンはチラコイド内腔に放出され、酸素は細胞外へ出されて気孔から出て行く。2H2O→4H++O2+4e- 植物が光合成で放出する酸素は、根から吸い上げた水がこのチラコイド内腔で分解されたものである。
シトクロムb6/f複合体は多数のサブユニットからなる膜たんぱく質で、主な更正要素はシトクロムb6とシトクロムfである。 このシトクロムb6/f複合体の役割は、PSTとPSUの間の電子伝達を仲介するこである。
PSUから飛び出したPQH2は、シトクロムb6/f複合体に電子を渡す。この複合体から再び電子はPCへと渡される。このシトクロムb6/f複合体によるPQH2からPCへの電子伝達で0.4ボルトのエネルギーが解放され、このエネルギーでストロマからチラコイド内腔に水素イオンをくみ出している。 PCは銅原子を含んだたんぱく質で、PSTに電子を渡す。 |
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