Kokův cyklus

Kokův cyklus

Možné rozmístění jádra OEC. Atomy Mn a Ca jsou obklopeny rozličnými aminokyselinami.

Kokův cyklus je významný biochemický proces, k němuž dochází v průběhu fotosyntézy. Molekuly vody se ve výsledku štěpí na molekulární kyslík, čtyři elektrony a dva protony. Hlavní roli zde zastupuje tzv. kyslík vyvíjející komplex (OEC, z angl. „oxygen-evolving complex“), která se nalézá ve fotosystému 680. Je to enzym, oxidující vodu během světelné fáze fotosyntézy.

Základem je široce přijímaná teorie, kterou v roce 1970 předložil Bessel Kok (1918-1979), totiž, že komplex OEC může existovat v 5 stavech pojmenovaných S0 až S4. Fotony zachycené fotosystémem II se pohybují komplexem postupně těmito stavy. Poslední stav (S4) je nestabilní a zde reakcí s vodou se produkuje molekulární kyslík O₂.

Průběh

Dnes se ještě stále detailně nezná fungování cyklu, ale jistý způsob reakce by mohl být následující: Sloučenina OEC oxiduje ionty OH- za vzniku peroxidu vodíku, který se rozkládá na vodu a kyslík. Komplex obsahuje vázaný mangan a každý vývoj kyslíku probíhá v 5 stavech, které se značí S0 až S4. Kroky S0 až S4 jsou oxidačně-redukční pochody poháněné energií fotonů, při přechodu ze stavu S4 na S0 se uvolní molekula kyslíku. Komplex přitom mění svoji vnitřní strukturu, pro stavy S0 až S2 je složení Mn₄O₄, pro stavy S3 a S4 Mn₄O₆. Při uvolnění molekuly O₂ se komplex Mn₄O₆ přemění na Mn₄O₄. Ve tmě jsou reakční centra převážně ve stavu S1. Mnoho z informací, které jsou známy, pochází z EPR (elektronová paramagnetická resonance), rentgenové spektroskopie anebo z dalších světelných experimentů.

Ukázalo se, že sloučenina OEC má metaloenzymové jádro, kde se vyskytují jak atomy vápníku, tak manganu. Empirický vzorec anorganického jádra by se mohl vyjádřit jako Mn₄Ca₁O_xCl_1-2(HCO₃)_Y.

Je navrhováno, že evoluce OEC byla započata při přítomnosti minerálů obsahujících mangan, jako jsou rancieit a hollandit v raných oceánech. Minerály byly pravděpodobně asimilovány sinicemi, které je měly začleněny v aktivních centrech komplexu.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Oxygen-evolving complex na anglické Wikipedii.

Literatura

• Kok, B., B. Forbush, and M. McGloin. 1970. Cooperation of charges in photosynthetic O2 evolution. I. A linear four-step mechanism. Photochem. Photobiol. 11:467–475.