P700
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1. 개요
P700은 광합성 과정에서 빛을 흡수하는 색소 단백질 복합체인 광계 I의 핵심 구성 요소이다. P700은 엽록소 a와 a'의 이종이량체로 구성되어 있으며, 700 nm의 빛을 가장 잘 흡수하는 특성을 보인다. P700은 빛 에너지를 흡수하여 고에너지 전자를 생성하고, 이 전자를 전자 수용체로 전달하여 NADPH를 생성하는 데 기여한다. 또한, 비순환적 전자 흐름과 순환적 전자 흐름을 통해 ATP 생산에도 관여하며, P700+는 플라스토사이아닌으로부터 전자를 받아 재생된다.
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2. 어원
P700의 "P"는 "색소(pigment)"에서 유래되었으며, "700"은 가시광선의 적색 부분인 700 nm의 빛을 가장 잘 흡수한다는 것을 의미한다.[17] 이 이름은 P700/P700+•의 섬광 유도 흡광도 차이 스펙트럼에서 695-700 nm 부근에 위치한 주요 탈색 밴드의 존재와 "색소(pigment)"(P)라는 단어에서 유래되었다.[5]
P700의 구조는 두 개의 서로 다른 엽록소 분자, 특히 엽록소 ''a''와 엽록소 ''a''’를 갖는 이종이량체로 구성되며 "특수 쌍(special pair)"이라는 부가적인 명칭이 부여된다.[18] P700의 특수 쌍은 하나의 단위처럼 작동한다. P700은 대략 430 nm~700 nm 사이의 파장을 가진 빛 에너지를 흡수하고 고에너지 전자를 근처에 있는 일련의 수용체로 전달하는 능력 때문에 필수적이다.[19]
광계 I은 전자 전달을 통해 광합성 반응이 끝날 때 환원된 형태의 NADP인 NADPH를 생성하고, 순환적 전자 흐름에서 양성자 펌프와 최종적으로 ATP에 에너지를 공급한다.
3. 구성 요소
P700은 높은 산화 환원 전위, 즉 전자에 대한 친화력이 더 큰 ''Fe-S 복합체, 페레독신 ('''FD)'''로 고에너지 전자를 전달하는 능력이 있어 매우 중요하다.[7]
4. 작용 및 기능
광계 I은 NADPH를 생성하는데, 이는 NADP가 환원된 형태이다(''Fd2-red + NADH + 2 NADP+ + H+ = Fdox + NAD+ + 2 NADPH.)''. 이는 전자 전달을 통해 광합성 반응의 마지막 단계에서 일어난다. 또한, 양성자 펌프와 ATP에 에너지를 공급하며, 순환적 전자 수송에서 일어난다.
4. 1. 여기 (Excitation)
광계 I이 빛을 흡수하면 P700의 전자는 더 높은 에너지 준위로 여기된다. 그 결과 여기된 전자를 가지는 P700은 P700*로 지정되며, 이는 –1.2 V의 상당한 음의 산화환원전위를 가지기 때문에 강력한 환원제이다.[20][8]
4. 2. 전자전달계 (Electron Transport Chain)
P700이 들뜬 상태가 된 후 전자 중 하나가 전자 수용체인 A0으로 전달되어 전하 분리를 유발, 음이온인 A0- 및 양이온인 P700+를 생성한다. 그 후 전자는 A0에서 A1로 알려진 필로퀴논 분자를 거쳐 3개의 철-황 클러스터로 전달된다.[21]
광계 I은 철-황 클러스터 단백질을 최종 전자 수용체로 사용한다. 따라서 전자는 Fx에서 다른 철-황 클러스터인 FA로 전달된 다음에 전자 수용체로 역할을 하는 마지막 철-황 클러스터인 FB로 전달된다. 결국 전자는 페레독신 단백질로 전달되어 환원된 형태의 페레독신을 생성하며 이어서 전자는 페레독신에서 NADP+로 전달되어 NADPH를 생성한다.
4. 2. 1. 비순환적 전자 흐름 (Linear/Non-cyclic Electron Transport)
P700\*에서 다음 전자 수용체로 전자가 전달되는 속도는 빨라서 전자가 P700의 양이온 형태(P700+)로 다시 전달되는 것을 방지한다.[22][10] 결과적으로 대부분의 경우 광계 II로부터 광계 I으로 전달되는 전자는 P700 특수쌍의 여기에서 NADPH 생성에 이르는 비순환적 전자 흐름을 따른다.
4. 2. 2. 순환적 전자 흐름 (Cyclic Electron Transport)
광합성에서 전달되는 전자를 재활용하는 것은 특정 상황에서 중요하다. 이러한 순환적 전자 흐름에서 철-황 클러스터 F의 전자는 사이토크롬 ''b''6''f'' 복합체(광계 II와 광계 I 사이의 어댑터)로 전달된다.[23][11] P700의 에너지를 활용하여 순환적 전자 흐름은 ATP 생성에 유용한 양성자 기울기를 생성한다. 반면 페레독신 단백질은 환원되지 않기 때문에 NADPH는 생성되지 않는다.[24][12]
4. 3. P700의 복구 (Recovery of P700)
P700+는 플라스토사이아닌을 산화시켜 전자를 얻어 P700을 재생한다.[1]
참조
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