Proteïnepigmentcomplexen

Proteïnepigmentcomplexen zijn eiwit-gebaseerde complexen die pigmentmoleculen zoals chlorofyl en carotenoïden binden en zo de eerste stappen van fotosynthese mogelijk maken. Ze vangen licht op en dragen de excitatie-energie door naar de reactiecentra van fotosystemen.

Deze complexen bestaan uit een eiwitstructuur die de pigmenten liganden bindt en zo absorptie- en energietransferprocessen reguleert. Er zijn twee hoofdtypen: antennecomplexen die licht opvangen en de opgepakte energie naar de reactiecentra sturen, en de reactiecentra waar de fotochemische elektronentransfers plaatsvinden. Bij planten en algen vormen de antenne-eiwitten een uitgebreid netwerk; bij cyanobacteriën spelen fycobiliproteïnen een vergelijkbare rol als antennes.

Tijdens absorptie ontstaan excitaties die via resonante energie-overdracht naar het reactiecentrum worden geleid. Daar vindt een elektronenoverdracht plaats die de fotosynthetische elektronenketen activeert en leidt tot de productie van ATP en NADPH. De energie wordt gericht naar de twee hoofdreactiecentra van planten en cyanobacteriën, PSII (P680) en PSI (P700), en vervolgens ingezet in de waarneming van licht als chemische energie.

Belangrijke pigmenten zijn chlorofyl-a en chlorofyl-b, samen met carotenoïden die ook een rol spelen bij fotobescherming. Bij cyanobacteriën komen fycobiliproteïnen voor, die extra lichtabsorptie mogelijk maken in andere delen van het spectrum. Proteïnepigmentcomplexen dragen bovendien bij aan fotobescherming via niet-fotochemische dissipatie (NPQ) en reguleren zo de lichtbelasting van de fotosynthese.

Onderzoek naar deze complexen levert inzichten in efficiëntie en regulatie van lichtopvang en energie-overdracht, met toepassingen in kunstmatige fotosynthese en bio-geïnspireerde lichtverzamelaars.