Феофитин — химическое соединение, служащее одним из первых акцепторов электрона в цепи переноса электронов в реакционном центре (РЦ ) фотосистемы II (ФСII) у растений, и в реакционном центре (РЦ) пурпурных бактерий. Как в реакционном центре ФСII (первичный донор электронов Р680), так и бактерий ( ), возбуждённые электроны передаются от воды на феофитин, который затем передаёт их хинону (Q _A ). В целом механизмы, функции и задачи молекулы феофитина аналогичны друг другу в обеих транспортных цепях.

Химическая структура

Биохимически феофитин — это молекула хлорофилла с недостающим ионом Mg ²⁺ . Он может образовываться из хлорофилла, при обработке последнего слабой кислотой и представляет собой тёмно-голубоватый воскоподобный пигмент. Вероятная этимология происходит от этого описания: pheo значит тёмный , а phyto значит растительный .

История открытия

В 1977 году учёные Клеваник, Климов и Шувалов провели серию экспериментов, с целью доказать, что именно феофитин, а не пластохинон , служит первоначальным переносчиком электронов в фотосистеме II. Использовав несколько методов, включая электронный парамагнитный резонанс , они пришли к выводу, что феофитин способен к восстановлению и, следовательно, является переносчиком электронов между P680 и пластохиноном . Это открытие было встречено шквалом протестов, поскольку многие считали феофитин продуктом распада хлорофилла. Тем не менее, дальнейшие проверки выявили и доказали, что феофитин действительно первый переносчик электронов в ФСII и далее передаёт их пластохинону . В ходе исследований была получена следующая информация:

1. Фото-восстановление феофитина наблюдалось в различных смесях, содержащих реакционные центры ФС II.
2. Количество феофитина прямо пропорционально количеству реакционных центров ФС II.
3. Фото-восстановление феофитина происходит при температурах на уровне около 100 , и наблюдается после восстановления пластохинона.
4. Перенос электрона от Р680* на Фео происходит за время от 3 до 20 псек.
5. Восстановленный Фео- передает свой электрон на пластохинон за 200 псек.

Все эти наблюдения характеризуют фото-преобразования компонентов реакционного центра.

Реакции в пурпурных бактериях

Бактериофеофитин (BPheo) — один из первых акцепторов электрона в реакционном центре (РЦ P870) пурпурных бактерий. Впервые его участие в работе РЦ было установлено в статье Шувалова и Климова в 1976 г. Участие ВРhео в этом процессе можно условно разбить на 5 основных стадий. Первая стадия это возбуждение димера бактериохлорофиллов (BChl) ₂ или специальной пары ВChl.

• (BChl) ₂ + 1 экситон → (BChl) ₂ ^* (возбуждение)

Вторая стадия включает передачу электрона от (BChl) ₂ бактериофеофитину, который становится отрицательно заряженным радикалом, а пара (BChl) ₂ — положительно заряженным радикалом, те. происходит разделение зарядов.

• (BChl) ₂ ^* + BPheo → ·(BChl) ₂ ⁺ + ·BPheo ^- (разделение зарядов)

Третья стадия это быстрый перенос электронов на прочно связанный убихинон, Q _A , который отдаёт их второму, убихинону Q _B . Два электрона превращают Q _B , в дважды восстановленную форму (Q _B H ₂ ).

• 2BPheo ^- + 2H ⁺ + Q _B → 2BPheo + Q _B H ₂ (восстановление хинона)

Четвертая и последняя стадия заключается в заполнении электронной «дырки» в специальной паре (BChl) ₂ ⁺ электронами гема цитохрома c . Таким образом, (BChl) ₂ ⁺ восстанавливается, и цикл замыкается, что позволяет происходить последующим реакциям, вновь начинающим цикл.

Функции феофитина в фотосистеме II

В фотосистеме II феофитин выполняет схожие функции: он снова является первым переносчиком электронов фотосистемы. После возбуждения P680 (P680 ^* ), происходит передача электрона феофитину, который превращается в отрицательно заряженный радикал. Отрицательно заряженный феофитин передаёт электроны двум молекулам пластохинонов. В конечном счёте, электроны поступают на цитохром b ₆ f и покидают фотосистему II. Реакции, описанные разделом выше касательно пурпурных бактерий, могут дать общую картину фактического движение электронов через феофитин и фотосистему. Общая схема такова:

1. Возбуждение
2. Разделение заряда
3. Восстановление пластохинона
4. Восстановление субстрата (хлорофилла)

Связь с приготовлением продуктов

В западной культуре ярко-зелёные овощи считаются более привлекательными, чем более тёмные овощи оливкового цвета. Наличие нежелательного цвета вызвано присутствием феофитина, который может образовываться при приготовлении в кислой среде или продолжительной готовке. Для сохранения яркости, необходимо использовать методы приготовления овощей, которые сведут к минимуму образование феофитина, например, приготовление пищи в открытой посуде обеспечит выход летучих кислот и сократит время приготовления, способствуя сохранению зелёного цвета.

Источники

• Klimov V. V. Discovery of pheophytin function in the photosynthetic energy conversion as the primary electron acceptor of Photosystem II (англ.) // (англ.) ( : journal. — Adis International , 2003. — Vol. 76 , no. 1—3 . — P. 247—253 . — doi : . — .
• McWilliams, Margaret. Illustrated Guide to Food Preparation (неопр.) . — 4th. — Redondo Beach, CA: Plycon Press, 1982.
• Nelson, David L.; Cox, Michael M. Lehninger Principles of Biochemistry (неопр.) . — 4th. — New York: (англ.) ( , 2005.
• « » Library of 3-D Molecular Structures . 22 April 2007
• Xiong, Ling, and Richard Sayre. «The Identification of Potential Pheophytin Binding Sites in the Photosystem II Reaction Center of Chlamydomondas by Site-Directed Mutagenesis.» (2000). America Society of Plant Biologists . 22 Apr. 2007.

См. также

• Фотосинтез
• Фотосистема II
• Фотосистема I
• Хлорофилл
• Реакционный центр
• P680

Примечания