P700

P700은 식물, 조류, 남세균의 광계 I과 관련된 이합체 분자로 반응 중심 색소인 엽록소 a이다. 광계 I 1차 공여체(영어: photosystem I primary donor)이라고도 한다. P700의 "P"는 "색소(pigment)"에서 유래되었으며, "700"은 가시광선의 적색 부분인 700 nm의 빛을 가장 잘 흡수한다는 것을 의미한다. P700의 구조는 두 개의 서로 다른 엽록소 분자, 특히 엽록소 a와 엽록소 a'를 갖는 이종이량체로 구성되며 "특수 쌍(special pair)"이라는 부가적인 명칭이 부여된다. 그러나 필연적으로 P700의 특수 쌍은 마치 하나의 단위인 것처럼 작동한다. P700은 대략 430 nm~700 nm 사이의 파장을 가진 빛 에너지를 흡수하고 고에너지 전자를 근처에 있는 일련의 수용체로 전달하는 능력 때문에 필수적이다. 광계 I은 전자 전달을 통해 광합성 반응이 끝날 때 환원된 형태의 NADP+인 NADPH를 생성하고, 예를 들어 순환적 전자 흐름에서 양성자 펌프와 최종적으로 ATP에 에너지를 공급한다. 광계 I이 빛을 흡수할 때 P700의 전자는 더 높은 에너지 준위로 여기된다. 그 결과 여기된 전자를 가지는 P700은 P700*로 지정되며, 이는 –1.2 V의 상당한 음의 산화환원전위를 가지기 때문에 강력한 환원제이다. P700이 들뜬 후 전자 중 하나가 전자 수용체인 Ao으로 전달되어 전하 분리를 유발하여 음이온성의 Ao− 및 양이온성의 P700+를 생성한다. 그 후 전자는 Ao에서 A1으로 알려진 필로퀴논 분자를 거쳐 3개의 철-황 클러스터로 전달된다. 광계 I은 철-황 클러스터 단백질을 최종 전자 수용체로 사용한다. 따라서 전자는 Fx에서 다른 철-황 클러스터인 FA로 전달된 다음에 전자 수용체로 역할을 하는 마지막 철-황 클러스터인 FB로 전달된다. 결국 전자는 페레독신 단백질로 전달되어 환원된 형태의 페레독신을 생성하며 이어서 전자는 페레독신에서 NADP+로 전달되어 NADPH를 생성한다. P700*에서 후속 전자 수용체로 전자가 전달되는 속도가 빠르기 때문에 전자가 P700의 양이온 형태(P700+)로 다시 전달되는 것을 방지한다. 결과적으로 대부분의 경우 광계 II로부터 광계 I으로 전달되는 전자는 P700 특수 쌍의 여기에서 NADPH 생성에 이르는 비순환적 전자 흐름을 따른다. 그러나 특정 상황에서는 광합성에서 전달되는 전자를 재활용하는 것이 중요하며, 그 결과 철-황 클러스터 FB의 전자가 사이토크롬 b6f 복합체(광계 II와 광계 I 사이의 어댑터)로 전달된다. P700+의 에너지를 활용하여 순환적 전자 흐름은 ATP 생성에 유용한 양성자 기울기를 생성하는 반면, 페레독신 단백질은 환원되지 않기 때문에 NADPH는 생성되지 않는다. P700+는 플라스토사이아닌을 산화시켜 전자를 얻어 P700을 재생한다. P680 광계 I 광계 II Chitnis, Parag R (June 2001). “P HOTOSYSTEM I: Function and Physiology”. 《Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology》 (영어) 52 (1): 593–626. doi:10.1146/annurev.arplant.52.1.593. ISSN 1040-2519. PMID 11337410.  Fromme, Petra; Jordan, Patrick; Krauß, Norbert (October 2001). “Structure of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 5–31. doi:10.1016/S0005-2728(01)00195-5. PMID 11687205.  Golbeck, John H., 편집. (2006). 《Photosystem I: The Light-Driven Plastocyanin:Ferredoxin Oxidoreductase》. Advances in Photosynthesis and Respiration (영어) 24. Dordrecht: Springer Netherlands. doi:10.1007/978-1-4020-4256-0. ISBN 978-1-4020-4255-3.  Webber, Andrew N; Lubitz, Wolfgang (October 2001). “P700: the primary electron donor of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 61–79. doi:10.1016/S0005-2728(01)00198-0. PMID 11687208.  Webber, Andrew N; Lubitz, Wolfgang (October 2001). “P700: the primary electron donor of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 61–79. doi:10.1016/S0005-2728(01)00198-0. PMID 11687208.  Golbeck, John H., 편집. (2006). 《Photosystem I: The Light-Driven Plastocyanin:Ferredoxin Oxidoreductase》. Advances in Photosynthesis and Respiration (영어) 24. Dordrecht: Springer Netherlands. doi:10.1007/978-1-4020-4256-0. ISBN 978-1-4020-4255-3.  Chitnis, Parag R (June 2001). “P HOTOSYSTEM I: Function and Physiology”. 《Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology》 (영어) 52 (1): 593–626. doi:10.1146/annurev.arplant.52.1.593. ISSN 1040-2519. PMID 11337410.  Golbeck, John H., 편집. (2006). 《Photosystem I: The Light-Driven Plastocyanin:Ferredoxin Oxidoreductase》. Advances in Photosynthesis and Respiration (영어) 24. Dordrecht: Springer Netherlands. doi:10.1007/978-1-4020-4256-0. ISBN 978-1-4020-4255-3.  Webber, Andrew N; Lubitz, Wolfgang (October 2001). “P700: the primary electron donor of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 61–79. doi:10.1016/S0005-2728(01)00198-0. PMID 11687208.  Fromme, Petra; Jordan, Patrick; Krauß, Norbert (October 2001). “Structure of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 5–31. doi:10.1016/S0005-2728(01)00195-5. PMID 11687205.  Chitnis, Parag R (June 2001). “P HOTOSYSTEM I: Function and Physiology”. 《Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology》 (영어) 52 (1): 593–626. doi:10.1146/annurev.arplant.52.1.593. ISSN 1040-2519. PMID 11337410.  Fromme, Petra; Jordan, Patrick; Krauß, Norbert (October 2001). “Structure of photosystem I”. 《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics》 (영어) 1507 (1–3): 5–31. doi:10.1016/S0005-2728(01)00195-5. PMID 11687205.