酸化還元電位
光化学反応は光合成の中でも明反応といわれる光エネルギーの関与する反応である。この反応も呼吸鎖と同様、酸化還元反応が連鎖的に起こる反応であるが、水の光分解というユニークな反応を含んでいる。光化学反応については光照射による電子の励起により酸化還元電位が下がる(外部からのエネルギーの投入)と言う興味深い現象が見られる。
光化学系II 複合体における反応 光化学系II においては水の光分解の反応が見られる。これは光励起により活性中心P680において電子がフェオフィチンに移動するのに伴い、水分解の活性中心であるマンガンから電子が引き抜かれ、4価のマンガンとなって水から電子を引き抜くと言う反応が見られるがゆえである。つまり、P680における酸化還元電位は水のものよりもはるかに高い。
P680(E’0 = 1.2V) → フェオフィチン(E’0 = -0.4V)
チロシン残基(E’0 = 1.1V) → P680
2価マンガン(E'0 = 0.85V) → チロシン残基
H2O(E’0 = 0.82V) → 4価マンガン
光照射によって以上の反応が起きる。電子伝達経路としては上記の順番は逆だが、光照射による励起が関与するために上記の順番で反応は起こる(とはいえ、電子伝達はナノ秒程度の一瞬だが)。酸化還元電位差は以下の通りである。
⊿E’0 = -1.6V ←負の電位差、光エネルギーの投入
⊿E’0 = 0.1V
⊿E’0 = 0.25V
⊿E’0 = 0.03V