광계 I

개요

광계 II(Photosystem II, 줄여서 PS II)와 마찬가지로, 광계 I(Photosystem I, 줄여서 PS I)은 광자(photon)를 포착하여 엽록소(chlorophyll) 분자를 통해 반응 중심(reaction center)으로 전송합니다. 광계 I에서, 광자는 광계 II에서 광계 I로 들어온 전자(electron)에 다시 에너지를 공급합니다. 이 고에너지 전자는 반응 중심에서 전자전달계(electron transport chain)를 통해 내보내지고 궁극적으로 NADP⁺를 NADPH로 환원(reduction)하기 위해 추가 전자와 양성자(proton)를 결합합니다. 따라서 광계 I은 아데노신삼인산(ATP)을 생성하기 위해 에너지를 포착하는 광계 II와 유사하게 NADPH를 생성하기 위해 에너지를 포착합니다.

광계 I

광계 I에 있는 광 채집 복합체의 색소(P700)는 광자를 흡수하고 에너지를 반응 중심에 전달합니다. 고에너지 전자는 산화(oxidation) 후에 특화된 엽록소a(chlorophyll a) 쌍에서 1차 전자 수용체(primary electron acceptor)로 전달되지만 이번에는 엽록소a 쌍에서 손실된 전자가 광계 II에서 이동하는 전자로 대체됩니다. 전자는 광계 II에서 광계 I로 가는 길에 플라스토퀴논(plastoquinone)이라는 전자운반체(electron carrier), 이중 단백질 시토크롬 복합체(dual-protein cytochrome complex), 그리고 플라스토시아닌(plastocyanin)으로 구성된 전자전달계를 통과합니다.

전자가 광계 I의 반응 중심에서 흥분하면 단백질 복합체 페레독신(ferredoxin)으로 구성된 두 번째 전자전달계로 들어갑니다. 그런 다음 단일 전자는 또 다른 전자와 양성자(H⁺)와 결합하여 NADP⁺ 환원효소에 의해 받아들여지고 이에 따라 NADPH를 생성합니다. 따라서 광계 II는 에너지를 포착하여 ATP를 만드는 데 사용되는 양성자 구배(proton gradient)를 만들고, 광계 I는 에너지를 포착해 NADPH를 생산하는 데 사용합니다.