光化学系I
光化学系I(PSIとも、英語:Photosystem I)は、藻類、植物、シアノバクテリアの光化学反応における2つの光化学系の1つ。光化学系Iは、光エネルギーを利用して、プラストシアニンからフェレドキシンへのチラコイド膜を越える電子伝達を触媒する膜内在性タンパク質複合体である。最終的に光化学系Iにより移動された電子は、高エネルギーの伝達体であるNADPHを生成するために使用される。光合成電子伝達系は全体として、ATPの生成に使用されるプロトン駆動力も生成する。110を超える補因子で構成されており、これは光化学系IIよりもずっと多い。
光化学系I、光化学系IIという名前は、いわゆるZ機構と呼ばれる光合成の電子伝達が明らかになる前につけられた。シトクロムfという酸化還元すると色が変わる物質を指標にして、シトクロムfを酸化する系を系I、還元する系を系IIと名付けた。しかし、その後の実験により実際には光化学系IIが光合成電子伝達系の最初の酵素であることが示された。つまり、電子伝達は光化学系IIから光化学系Iの順に進んでいくのである。PSIのさまざまな性質は1950年代に発見されたが、当時これらの発見の重要性は知られていなかった。ルイ・デゥセンが1960年に初めて光化学系Iと光化学系IIの概念を提案し、同年フェイ・ベンドールとロビン・ヒルはそれ以前の発見を組み合わせることにより、一連の光合成反応の理論へとまとめあげた。ヒルとベンドールの仮説は、1961年にデゥセンとウィットのグループにより行われた実験により正しいことが分かった。
分子データは、PSIが緑色硫黄細菌の光化学系から進化した可能性が高いことを示している。緑色硫黄細菌の光化学系とシアノバクテリア、藻類、高等植物の光化学系は同じではないが、類似した機能や構造を持つ。異なる光化学系の間で類似している3つの主な特徴が挙げられる。第1に、酸化還元電位はフェレドキシンを還元するのに十分なほど負である。第2に、電子受容反応中心には鉄・硫黄タンパク質が含まれる。第3に、両方の光化学系の複合体における酸化還元中心はタンパク質サブユニット二量体上に構築される。緑色硫黄細菌の光化学系にはPSIの電子伝達系と同じ補因子がすべて含まれている。2つの光化学系の間の類似点の数と程度は、PSIが緑色硫黄細菌の類似の光化学系に由来することを強く示している。