Феофитин

Феофитин а , то есть хлорофилл а без магния. ²⁺ ион.

• Феофитин или феофитин представляет собой химическое соединение , которое служит первым промежуточным переносчиком электронов в пути переноса электронов Фотосистемы II (PS II) у растений и фотосинтетического реакционного центра типа II (RC P870), обнаруженного у пурпурных бактерий . И в PS II, и в RC P870 свет выводит электроны из реакционного центра через феофитин, который затем передает электроны хинону ( Q _A ) в RC P870 и RC P680. Общие механизмы, роль и назначение молекул феофитина в двух транспортных цепях аналогичны друг другу.

Структура

С биохимической точки зрения феофитин представляет собой молекулу хлорофилла, лишенную центрального Mg. ²⁺ ион. Его можно получить из хлорофилла путем обработки слабой кислотой , в результате чего образуется темно-голубоватый восковой пигмент. Вероятная этимология исходит из этого описания: фео означает «темный». и фит означает растительность .

История и открытия

В 1977 году учёные Клеваник, Климов, Шувалов провели серию экспериментов, чтобы доказать, что именно феофитин, а не пластохинон служит первичным акцептором электронов в фотосистеме II. С помощью нескольких экспериментов, включая электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), они смогли показать, что феофитин является восстанавливаемым и, следовательно, основным акцептором электронов между P680 и пластохиноном (Климов, Аллахвердиев, Клеваник, Шувалов). Это открытие было встречено яростным сопротивлением, поскольку многие считали феофитин всего лишь побочным продуктом деградации хлорофилла. Поэтому последовало больше экспериментов, чтобы доказать, что феофитин действительно является первичным акцептором электронов PSII, встречающимся между P680 и пластохиноном (Климов, Аллахвердиев, Шувалов). Данные, которые были получены, следующие:

1. Фотовосстановление феофитина наблюдалось в различных смесях, содержащих реакционные центры ФСII.
2. Количество феофитина находится в прямой зависимости от количества реакционных центров ФСII.
3. Фотовосстановление феофитина происходит при температуре до 100 К и наблюдается после восстановления пластохинона.

Все эти наблюдения характерны для фотопревращений компонентов реакционных центров.

Реакция пурпурных бактерий

Феофитин является первым промежуточным переносчиком электронов в фотореакционном центре (RC P870) пурпурных бактерий. Его участие в этой системе можно разбить на 5 основных этапов. Первым шагом является возбуждение бактериохлорофиллов ( Хл) ₂ или особой пары хлорофиллов. Это можно увидеть в следующей реакции.

• (Хл) ₂ + 1 фотон → (Хл) ₂ ^* (возбуждение)

На втором этапе (Chl) ₂ передает электрон феофитину, образуя отрицательно заряженный радикал (феофитин) и положительно заряженный радикал (особая пара хлорофиллов), что приводит к разделению зарядов.

• (Хл) ₂ ^* + Фео → ·(Хл) ₂ ⁺ + ·Фео ⁻ (разделение зарядов)

Третий шаг — быстрое движение электронов к прочносвязанному менахинону Q _A , который немедленно отдает электроны второму, слабосвязанному хинону (Q _B ). Два переноса электронов переводят Q _B в его восстановленную форму (Q _B H ₂ ).

• 2·Фео ⁻ +2Ч ⁺ + Q _B → 2Pheo + Q _B H ₂ (восстановление хинона)

Пятый и последний шаг включает заполнение «дырки» в специальной паре электроном гема цитохрома с . Это регенерирует субстраты и завершает цикл, позволяя протекать последующим реакциям.

Участие в фотосистеме II

В фотосистеме II очень похожую роль играет феофитин. Он снова действует как первый промежуточный переносчик электронов в фотосистеме. После того, как P680 возбуждается до P680 ^* , он передает электрон феофитину, который превращает молекулу в отрицательно заряженный радикал. Два отрицательно заряженных радикала феофитина быстро передают свои дополнительные электроны двум последовательным молекулам пластохинона. В конечном итоге электроны проходят через молекулу цитохрома b ₆ f и покидают фотосистему II. Реакции, изложенные выше в разделе, посвященном пурпурным бактериям, дают общую иллюстрацию действительного движения электронов через феофитин и фотосистему. Общая схема такая:

1. Возбуждение
2. Разделение зарядов
3. Восстановление пластохинона
4. Регенерация субстратов

См. также

• Фотосинтез
• Фотосистема
• хлорофилл
• Реакционный центр
• Р680
• хлорофиллид

Ссылки

• Климов В.В. (2003). «Открытие функции феофитина в фотосинтетическом преобразовании энергии в качестве первичного акцептора электронов фотосистемы II». Фотосинт. Рез . 76 (1–3): 247–53. дои : 10.1023/А:1024990408747 . ПМИД   16228584 . S2CID   29278470 .
• Маквильямс, Маргарет (1982). Иллюстрированное руководство по приготовлению пищи (4-е изд.). Редондо-Бич, Калифорния: Plycon Press.
• Нельсон, Дэвид Л.; Кокс, Майкл М. (2005). Ленингерские принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman.
• « . Раздел фотосинтетических молекул » Библиотека трехмерных молекулярных структур . 22 апреля 2007 г.
• Сюн, Линг и Ричард Сэйр. «Идентификация потенциальных сайтов связывания феофитина в реакционном центре фотосистемы II хламидомонд с помощью сайт-направленного мутагенеза». (2000). Американское общество биологов растений . 22 апреля 2007 г.