Фотосистема II. Молекулярная визуализация для обложки журнала Photochemical & Photobiological Sciences

Фотосистема II — один из трех основных мембранных комплексов хлоропластов высших растений и тилакоидных мембран цианобактерий. Вместе с цитохромным b6f комплексом и фотосистемой I формирует фотосинтетический аппарат, который осуществляет преобразование световой энергии через ряд этапов в органические соединения — продукты фотосинтеза.

В фотосистеме II происходит первая стадия данного преобразования, кроме того, в этом комплексе происходит разложение воды и выделение молекулярного кислорода. Фотосистема II — сложный пигмент-белковый комплекс, в состав которого входят: 20 различных белковых субъединиц, 35 молекул хлорофилла a (Chla), 11 молекул β-каротина (Car), два феофитина (Pheo), две молекулы пластохинона (PQ), два гема (Haem), молекула бикарбоната, 25 молекул липидов, четыре атома марганца, один атом хлора и один атом железа [1]. Во время работы пигмент-белкового комплекса происходит светоиндуцированное разделение зарядов в реакционном центре [2], перенос электронов на вторичный переносчик QB [3] и окисление воды кислород-выделяющим комплексом до молекулы кислорода и четырех ионов водорода [4] с последющим возвращением электрона на хлорофилл.

На рисунке изображен комплекс фотосистемы II в мембране без кислород-выделяющего комплекса. Удаление кислород-выделяющего комплекса делает доступной донорную часть комплекса для внешних редокс активных веществ, что позволяет исследовать их возможности передачи электрона фотосистеме II. В данном случае, в роли донора выступает синтетический комплекс, содержащий три атома марганца [5].