Saat ini diketahui bahwa ada empat kompleks protein yang terkait dengan membran tilakoid dan penting untuk produksi zat pereduksi (NADPH 2 ) dan untuk sintesis ATP.
Fotosistem II (kompleks PSII – dengan kompleks kolektor cahayanya LHCII)
- Fotosistem I (kompleks PSI – dengan kompleks pengumpul cahaya LHCI)
- Kompleks sitokrom b 6 / f
- Kompleks ATP-sintase (CFo-CF1).
Dari kompleks ini, tiga yang pertama diperlukan untuk transfer elektron dari molekul air ke NADP +, sedangkan ATP sintase mengkatalisis sintesis ATP dari ADP + Pi (gambar di bawah)
Organisasi struktural tilakoid menunjukkan empat kompleks protein dari fase fotokimia fotosintesis.
Ringkasnya, tahap fotokimia dimulai dengan penyerapan energi cahaya oleh dua sistem kolektor antena LHCII dan LHCI, masing-masing terkait dengan fotosistem II (PSII) dan I (PSI). Penangkapan energi cahaya memungkinkan transfer elektron dari molekul air ke NADP + , dengan pembentukan NADPH. Fotolisis molekul air dan transpor elektron memungkinkan terciptanya gradien proton antara lumen tilakoid dan stroma kloroplas. Gradien proton elektrokimia ini memungkinkan sintesis ATP, melalui kompleks ATP-sinatase.
Tahap fotokimia menghasilkan:
- Produksi zat pereduksi kuat, NADPH
- Pelepasan oksigen sebagai produk sampingan dari disosiasi molekul air
- Pembentukan ATP melalui kompleks ATP-sintase
ATP dan NADPH digunakan dalam fase reduktif karbon (gambar di bawah)
Hubungan antara fase fotokimia dan fase reduksi karbon fotosintesis
Fotosistem II (PS II)
Fotosistem II adalah kompleks yang terdiri dari lebih dari 15 polipeptida dan setidaknya sembilan komponen redoks (klorofil P 680 , plastoquinone, pheophytin, Mn, Fe, tirosin, karotenoid, sitokrom b 559 , dan histidin).
Kompleks pusat Fotosistem II terdiri dari protein intrinsik dan perifer. Badan pusat terdiri dari dua protein integral yang disebut D 1 dan D 2 , dengan berat molekul masing-masing 33 dan 31 kDa, membentuk heterodimer D 1 / D 2 .
Dalam beberapa tahun terakhir, telah ditetapkan bahwa heterodimer D 1 / D 2 mempertahankan ikatan dalam strukturnya dengan kromofor dan kofaktor utama yang terlibat dalam pengangkutan elektron melalui PSII. Dengan demikian, mereka terkait dengan protein D 1 (gambar di bawah).
P 680 , molekul khusus -klorofil yang bertindak sebagai donor elektron primer;
Pheophytin (Phe) memodifikasi molekul klorofil (2 atom H sebagai pengganti atom Mg pusat) dan bertindak sebagai akseptor elektron primer.
Plastoquinone Q B , kuinon khusus dalam plastik yang mengangkut elektron dari Q A ke kompleks sitokrom b 6 / f ;
Urutan donor elektron Z (residu tirosin), yang mentransfer elektron dari molekul air ke P 680.
Protein D 2 mempertahankan strukturnya terikat pada Q plastoquinone A , yang mentransfer elektron dari pheophytin ke Q B .
Bukti menunjukkan baru-baru ini bahwa D 1 / D 2 heterodimer juga mengikat kompleks oksidasi molekul air (oksigen berkembang kompleks).
Fotosistem II
Singkatnya, dalam Fotosistem II, molekul air dioksidasi menjadi oksigen dan elektron yang dihasilkan memungkinkan reduksi plastoquinone. Dalam oksidasi dua molekul air, 4 elektron dihilangkan, menghasilkan molekul oksigen molekuler dan 4 ion hidrogen.
2H 2 O ===========> O 2 + 4H + + 4e –