光化学反応
光化学系I (PSI) は還元型プラストシアニンから受け取った電子をフェレドキシンに伝達し、還元型フェレドキシンからNADPに電子伝達を行い、最終還元物質であるNADPHを生産する。PSIの構造は以下の通りである。
反応中心(P700、電子受容体クロロフィルA-1、A0、フィロキノンA1、鉄 - 硫黄クラスターFX、FA、FB)
PSI反応中心は緑色硫黄細菌の光化学系反応中心と配列類似性が高いと言われている。以下に、反応段階の詳細を述べる。
アンテナ色素タンパク質によって集光された700 nmの波長の光でクロロフィルスペシャルペアP700が励起される。
P700から電子が放出され近傍に存在するクロロフィルA-1、A0、フィロキノンA1、鉄 - 硫黄クラスターFX、FA、FBを通じて電子が伝達される。
還元型フェレドキシン (Fdred) はFNRによって触媒され、NADPHを生産する。
光化学系Iにおける収支式は以下の通りである。
24 PCyred + 12 Fd ox ( 2 Fe 3 + ) ⟶ 24 PCy ox + 12 Fd red ( 2 Fe 2 + ) {\displaystyle {\ce {24PCyred\ + 12Fd_{ox}(2Fe^{3+}) -> 24PCy_{ox}\ + 12Fd_{red}(2Fe^{2+})}}}
12 Fd red + 12 NADP + ⟶ 12 Fd ox + 12 NADPH {\displaystyle {\ce {12Fd_{red}\ + 12NADP^+ -> 12Fd_{ox}\ + 12NADPH}}} (→カルビン-ベンソン回路へ)
2V) として電子伝達を行う。
次にA1(バクテリオクロロフィル、E0'= -0.8V)、鉄・硫黄クラスター (FX, A, B, E0'= -0.45V) を経てフェレドキシン (E0'= -0.4V) に電子伝達される。
フェレドキシンからNADへ電子伝達が行われ、還元物質NADHが生成され、呼吸鎖複合体Iで酸化を受ける。その際、プロトン濃度勾配が形成される。
複合体Iからメナキノン (E0'= 0.1V)、シトクロムbc1複合体 (E0'= 0.15V) へ電子伝達される。その際。再びプロトン濃度勾配が発生する。
シトクロムbc1複合体はシトクロムc (E0'= 0.2V) に電子伝達を行い、電子は再びP840に戻る(1. に戻る)。
緑色硫黄細菌の光化学反応系も呼吸鎖の駆動に使用されており、ATP合成がその主たる目的であると考えられる。緑色硫黄細菌については経路が不明な箇所も存在し(例えばA0、A1がバクテリオクロロフィルであると言う確証は得られていない)、今後の研究が待たれる。