Light-harvesting complex

Het Light-harvesting complex (of antennecomplex, of LHC ) is een groep eiwit- en chlorofylmoleculen die ingebed zijn in het thylakoïdemembraan van planten, algen en cyanobacteriën, die licht absorberen voor fotosynthese. Deze lichtenergie wordt getrechterd naar twee chlorofyl a-moleculen in het reactiecentrum van een fotosysteem die de lichtreacties in gang zetten. De functie van LHCs is om de lichtaborptie-capacitieit van de fotosystemen te vergroten.

De pigmenten in de antennes bestaan voornamelijk uit chlorofyl-b, xanthofyllen en carotenen. Chlorofyl-a staat bekend als het hoofdpigment. De absorptiespectra overlappen elkaar niet en verbreden het bereik van golflengtes die bij fotosynthese kunnen worden geabsorbeerd. Carotenoïden vervullen ook een rol als antioxidant door foto-oxidatieve schade aan chlorofylmoleculen te verhinderen. Elk antennecomplex bevat tussen de 250 en 400 pigmentmoleculen en de energie die ze absorberen wordt via resonantie-energieoverdracht (FRET) overgebracht naar een gespecialiseerd chlorofyl-eiwitcomplex, bekend als het reactiecentrum van elk fotosysteem. Deze reactiecentra starten de elektronentransportketens in de lichtreacties van fotosynthese.

Bij fotosysteem II wordt, wanneer een van de twee chlorofyl-a moleculen in het reactiecentrum energie absorbeert, een elektron aangeslagen (*). Dit elektron wordt dan overgedragen aan de oxidator feofytine, waardoor het chlorofyl a in een geoxideerde toestand achterblijft. Het geoxideerde chlorofyl a vervangt de elektronen door fotolyse, waarbij watermoleculen worden geoxideerd tot zuurstof, protonen en elektronen .

Typen

LHC-I

Light-harvesting complex I is covalente gefuseerd met fotosysteem I via de plant-specifieke subeenheid PsaG. Het is opgebouwd uit vier eiwitten: Lhca1, Lhca2, Lhca3 en Lhca4, die allemaal behoren tot de LHC-familie, oftewel de chlorofyl a/b-bindende familie. LHC-1 omsluit de PS1-reactiekern.

LHC-II

De LHC-II is normaal gesproken gebonden aan fotosysteem II, maar kan loskoppelen en ook aan PS I binden, afhankelijk van de lichtomstandigheden. Dit mechanisme wordt gereguleerd door omkeerbare fosforylering. De reactie vertegenwoordigt het evenwicht tussen de productie van de twee fotosystemen.

Förster resonantie en de foton-trechter

De Förster energie overdracht in de antennes verloopt van de pigmenten die op korte golflengte absorberen (blauw) naar hoge golflengte (rood). Het chlorofyl aan de buitenkant van de antennes absorbeert in het blauwe spectrum en de pigmenten nabij het reactiecentrum absorberen rood (zie diagram rechts). Dit maakt de resonantie vrijwel eenrichtingsverkeer en fungeert daardoor als foton-trechter richting het chlorofylpaar in het reactiecentrum.

Carotenoïden en chlorofyl-b zitten daarom voornamelijk aan de periferie van een antennecomplex, omdat zij op korte golflengte absorberen. Chlorofyl-a zit juist in en nabij het reactiecentrum en absorbeert op langere golflengte (680nm).

De binding met het proteïne complex beïnvloedt het absorptiespectrum van het pigment. Cofactoren, enzymen, en fosforylering van het antennecomplex kunnen allemaal effect hebben op de energie doorvoer en mate van fotolyse van het fotosysteem. Zo kunnen fotosystemen zich aanpassen op verschillende lichtcondities.

Non-photochemical quenching

Non-photochemical quenching (NPQ) is het mechanisme dat aangeslagen (*) pigmenten neutraliseert wanneer overvloedige licht oxidatieve stress in het antennesysteem veroorzaakt.

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Biochemistry 4th Ed.. Wiley, USA (2011), 906. ISBN 978-0470-57095-1.
1 2 (en) Blankenship, Robert E. (2002). Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Blackwell Publishing, 65-66. ISBN 0-632-04321-1. Geraadpleegd op 15 augustus 2026.
↑ Encyclopedia of biological chemistry, Second, London. DOI:10.1016/B978-0-12-378630-2.00287-5 (2013), 'Photosystem I', 503–507. ISBN 978-0-12-378630-2.
↑ (July 2004). NaCl-induced phosphorylation of light harvesting chlorophyll a/b proteins in thylakoid membranes from the halotolerant green alga, Dunaliella salina. FEBS Letters 569 (1–3): 337–40. PMID 15225658. DOI: 10.1016/j.febslet.2004.05.065.

[1] Biochemistry 4th Ed.. Wiley, USA (2011), 906. ISBN 978-0470-57095-1.

[:0-2] 1 2 (en) Blankenship, Robert E. (2002). Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Blackwell Publishing, 65-66. ISBN 0-632-04321-1. Geraadpleegd op 15 augustus 2026.

[Grotjohann-3] Encyclopedia of biological chemistry, Second, London. DOI:10.1016/B978-0-12-378630-2.00287-5 (2013), 'Photosystem I', 503–507. ISBN 978-0-12-378630-2.

[PUB00015383-4] (July 2004). NaCl-induced phosphorylation of light harvesting chlorophyll a/b proteins in thylakoid membranes from the halotolerant green alga, Dunaliella salina. FEBS Letters 569 (1–3): 337–40. PMID 15225658. DOI: 10.1016/j.febslet.2004.05.065.