A P 680 ( P680 , pigment 680 ) vagy a II. fotorendszer elsődleges donora két klorofill a molekula , a P 1 és P 2 dimerje , amelyeket speciális párnak is neveznek [1] . Ez a két molekula együtt egy exciton dimert alkot, azaz funkcionálisan egyetlen rendszert képviselnek, és gerjesztve úgy viselkednek, mint egy molekula . Egy ilyen speciális pár fényenergiájának maximális abszorpciója a λ = 680 nm hullámhosszra esik . Az elsődleges donor gerjesztése megfelelő hullámhosszú fotonok elnyelésével vagy más fotorendszer II klorofillokból származó gerjesztési energia átvitelével történik. A P 680 fénykvantumot nyel el és fotogerjesztett állapotba kerül, aminek következtében az egyik elektronja magasabb energiaszintre kerül - az S 0 fő alszintről az első szingulett S 1 alszintre . Ezt az elektront leválasztják egy speciális párról, és befogja az elsődleges elektronakceptor, a pheofitin , amely a II. fotorendszerben, a P 680 mellett található . Töltésszétválásnak nevezzük azt a folyamatot, amikor egy elektron leválik egy speciális párról, és annak pheofitinné alakul át gyökpár képződésével . Az oxidált P 680 + redukálódik egy elektron befogásával a II. fotorendszer vízoxidáló komplexéből .
A P 680+ a legerősebb biológiai oxidálószer . Redox potenciálja megközelítőleg +1,3 V [2] (más források szerint +1,12 V [ 1] ). Ez lehetővé teszi a víz oxidációs folyamatának indukálását, amelynek redoxpotenciálja +0,8 V. Ugyanakkor a fotogerjesztett P 680 redoxpotenciálja a negatív tartományban van (kevesebb mint -0,6 V).
A Photosystem II, akárcsak a lila baktériumok reakcióközpontja , aszimmetrikus , és a dimerben lévő két molekula nem egyenértékű. A klorofill a (P 1 ) egyik molekulája hidrogénkötést hoz létre a D 1 fehérje aminosavaival a C 9 és C 10 pozícióban lévő ketoésztercsoportok segítségével , a második klorofill a (P 2 ) pedig csak egy hidrogénkötést képez. Mivel a P 1 több hidrogénkötést képez, nagyobb a redoxpotenciálja és nagyobb az elektronok mozgatóereje. A dimer gerjesztésének pillanatában az elektron a P 2 -ből a P 1 klorofill molekulához megy , és dipólus keletkezik . A lokális elektromos tér megjelenése miatt egy speciális pár konformációja megváltozik , ami megkönnyíti az elektron további átvitelét a feofitinbe , és pozitív töltés lokalizálódik az egyik klorofillon [3] .
A bíborbaktériumok fotorendszerében az I. fotorendszer speciális párjával (P 700 ) és a bakteriofil párral (P 870 ) szemben a P 680 -ban a klorofillok sokkal nagyobb távolságra helyezkednek el (5,2 Å szemben a 3,6 Å P 700 ill . 3,5 Å P 870 -ben ), és síkjaik kissé ferdeek egymáshoz képest, ami jelentősen csökkenti az exciton konjugáció energiáját és lelassítja a fényenergia befogási sebességét, ami viszont a töltésszétválás folyamatát egy páron klorofill lassabban. Az alacsony energiafelvételi sebesség lehetővé teszi a gerjesztési szintek szabályozását a PSII antennában, amely megvédi a reakcióközpontot a fotogátlástól [4] .
A II. fotorendszer reakcióközpontja termodinamikailag sokkal hatékonyabb, mint a lila baktériumok reakcióközpontja. A PSII-ben egy 680 nm-es (1,84 eV ) kvantumot használnak a fotoindukált töltésszétválasztáshoz stabil P 680 + - Feo - gyökpár kialakításával , a P 680 + redoxpotenciálja +1,12 V, a Feo potenciál - 0,13 V Így az 1,84 eV-os elnyelt fotonenergiából 1,25 eV marad a stabil gyökpárban, azaz a hatásfok 68%. A PSI reakcióközpont esetében ez az érték 58%. A lila baktériumokban az 1,44 eV (870 nm) energiájú fotonok P 680 + - Q A - stabil gyökpárt hoznak létre , ami 0,5 eV energiának felel meg, vagyis a folyamat hatásfoka 35% [5 ] .
Így a PSII reakcióközpont úgy fejlődött, hogy töltésleválasztási hatékonysága kétszer olyan magas volt, mint a lila baktérium reakcióközponté . Ezért a gyenge kapcsolási stratégia kialakulása jelentős előnyt jelent az oxigénes rendszerek reakcióközpontjaiban a fotokémiai energiaátalakítás hatékonyságában [5] .