光合作用電子傳遞過程

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光合作用光反應是由四個主要的蛋白質複合物所完成，包括有 PS Ⅱ、 cyt b6-f複合物、 PS Ⅰ、 ATPase。這些蛋白質都是嵌在類囊膜上，水是在膜上近類囊體腔 (lumen) 的 PS Ⅱ 反應中心被氧化成氧氣， NADP ⁺ 則是在 PS Ⅰ 近 stroma 的一邊還原成 NADPH ，至於 ATP 則是伴隨著質子進入 stroma 。

能量的貯存是發生在激發態葉綠素還原電子接受者時帶有激發態電子的葉綠素分子有很強的還原力，可以將第一個電子接受者還原，並使自己被氧化回到基態，在這個傳遞過程中從光而來的能量就被轉換成化學能貯存起來，再接著由一連串的氧化還原反應而逐一傳遞下去。

光合系統一、二的反應中心會氧化水、還原 PQ (plastoquinines)

吸光天線將能量傳遞到 PS Ⅱ 反應中心後，反應中心的 P680 會被激發成 P680* 而且失去一個電子，為了補充這個電子， PS Ⅱ 複合物會與釋放氧氣有關的蛋白質一起作用，將水分子氧化放出氧氣與 4 個氫離子 ( 此乃光水解作用， photohydrolysis) ，而電子則由 PS Ⅱ 上的電子接受者 Pheo (Pheophytin) 所接收，很快的 P680* 回到基態，電子又很快的傳給同在 PS Ⅱ 反應中心上的電子攜帶者 Q (quinones) 。在 PS Ⅱ 上的電子攜帶者有兩個，分別稱為 QA 與 QB ，電子的傳遞是先將一對電子傳到 Q _A Q _B 上，再從 stroma 得到兩個氫離子，形成 Q _A Q _B H ₂ ，再一起將兩個電子傳給 cyt b6-f 。

通過細胞色素 b6-f 的電子流會造成類囊體腔的質子累積細胞色素 b6-f (Cyt b6-f) 複合物是一個很大的蛋白質複合物，包括了 2 個 b type 和 1 個 c type 的血基質 (heme) 。雖然目前對此處的電子與質子傳遞機制並不明瞭，其有一假說為 Q 循環 (Q cycle):

在 Q 循環中整個 cyt b6-f 複合物包括了 2 個 b type 細胞色素、 1 個 c type 細胞色素和 1 個 FeS _R 與 2 個 Q 。由 PS Ⅱ 來的第一個 QH ₂ 分子會在近類囊體腔處氧化，將 2 個電子傳給 FeS _R 和 b type 細胞色素複合物，並把兩個氫離子釋放到類囊體腔中，傳到 FeS _R 的電子會經細胞色素 f 傳給質體藍素 (plastocyanin, PC) ，質體藍素再還原 PS Ⅰ 的反應中心 P700 ，另一個傳到 b type 細胞色素的電子會再傳給下一個 b type 細胞色素，第二個 b type 細胞色素會還原 1 個 Q ，形成 semiquinone 狀態。在第二個 QH ₂ 分子氧化過程中，第二個 b type 細胞色素會從基質中再取兩個帶正電氫離子來，把 Q ^- 還原成 QH ₂ 。所以每當 2 個電子傳到 P700 反應中心時就有 4 個氫離子會通過類囊膜。

PQ 與 PC 可能是傳遞的介質一般認為電子由 PS Ⅱ 傳給 PS Ⅰ 是通過 PQ 與 PC ，以 PC 為例，通常是存在類囊體腔近葉綠餅膜的邊緣，不過也有的 PC 是出現在 stroma 中未堆疊膜體 PS Ⅰ附近，協助循環性電子流的進行 (cyclic electron flow) 的進行，這種循環性電子流並沒有 NADPH 的產生，但仍可合成 ATP 。

光合系統一反應中心會還原 NADP ⁺ 電子從 P700 反應中心開始，經由一系列的電子傳遞蛋白複合物，如 FeS _H 、 FeS _A 、鐵氧化還原蛋白 (ferredoxin) 、黃素蛋白 (flavoprotein) ，最後經過 NADP ⁺ - 鐵氧化還原蛋白還原酵素 (ferredoxin-NADP reductase) 將 NADP ⁺ 還原成 NADPH 。

某些殺草劑是利用中斷光合作用電子流而殺害植物常用的殺草劑巴拉刈 (paraquat) 是作用在 PS Ⅰ 的還原部位； DCMU 則是打斷兩個光合系統間的電子傳遞。

將化學能膜體勢能轉換成 ATP 的化學滲透機制光合作用產生 ATP 的作用稱為光磷酸化作用 (photophosphorylation) 。形成 ATP 的化學滲透機制的基本原理，是利用膜兩側的離子濃度差異與膜兩側的電位差來供給細胞可利用的自由能去合成 ATP 。可用來合成 ATP 的總能量稱為 proton motive force (pmf, △ P) ， △ P= △ Em-59(pHi-pH ₀ ) 。單以離子濃度差異為例，當膜內外的 pH 值相差 3 以上就可以趨動 ATP 的形成。
ATP 的形成需要 ATP synthase (ATPase, CF ₀ -CF ₁ ) 的存在。 ATPase 是在基質中未堆疊膜體和葉綠餅膜的邊緣，其構造可以分為兩個部分， CF ₀ 、 CF ₁ 。不論是離子濃度不同或是電位的差異，一旦有足夠的能量存在時，氫離子會從 CF ₀ 通過從類囊體腔移到 stroma 中 ( 所以 CF ₀ 是離子通道，而 ATP 則是在突出於基質中的 CF ₁ 合成。

完整的葉綠體基因已被定序葉綠體中的 DNA 是環狀的， 120-160 kb ，所含有的重複序列為 inverted repeat ，整個基因群約控制了 120 個蛋白質組成。

葉綠體基因顯示非孟德爾遺傳模式葉綠體的遺傳訊息並不存在核內，當細胞分裂時，葉綠體會分成兩半分別進入兩個子細胞中，是為母體遺傳。

許多葉綠體蛋白質是由細胞質所輸入
葉綠體中的蛋白質是由葉綠體 DNA 或細胞核 DNA 負責編碼 (code) ，例如 Rubisco 中的大單位 (large subunit) 是由葉綠體 DNA 所控制，而小單位 (small subunit)