Photosystème 2

Définition

Le photosystème II (PSII) est un supercomplexe de protéines membranaires qui exécute la réaction initiale de photosynthèse chez les plantes. Il complète un autre photosystème, le photosystème I.

Le photosystème II (PSII) est un complexe pigment-protéine multi-sous-unité présent dans les membranes thylakoïdes des organismes photosynthétiques oxygéniques, y compris les cyanobactéries, les algues et les plantes. Poussé par la lumière, le PSII catalyse le transfert d'électrons de l'eau vers la plastoquinone.

Le photosystème 2 (PSII) est un centre réactionnel de la photosynthèse. Le PSII est un complexe de protéines membranaires qui fonctionne pour catalyser l'oxydation de l'eau induite par la lumière dans la photosynthèse oxygénée. Il contient le pigment P₆₈₀ (P680-P700).

Les photosystèmes :

Les photosystèmes, grands complexes de protéines et de pigments (molécules absorbant la lumière) optimisés pour capter la lumière, jouent un rôle clé dans les réactions lumineuses. Il existe deux types de photosystèmes : le photosystème I (PSI) et le photosystème II (PSII).

Explications

Grâce à la réaction de division de l'eau du PSII, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique biologiquement utile, et de l'oxygène moléculaire se forme, ce qui transforme l'atmosphère en une atmosphère aérobie et soutient la vie aérobie sur Terre.

Dans les cyanobactéries, les algues et les plantes supérieures, le photosystème II capte la lumière du soleil pour catalyser une séparation de charge transmembranaire. Dans une série de quatre événements de séparation de charge, utilisant l'énergie de quatre photons, PSII oxyde deux molécules d'eau pour obtenir du dioxygène, quatre protons et quatre électrons. Les réactions lumineuses des photosystèmes I et II (PSI et PSII) aboutissent à la formation d'un gradient de protons électrochimique transmembranaire qui est utilisé pour la production d'ATP. Les électrons qui sont ensuite transférés du PSI via la protéine soluble ferrédoxine vers la ferrédoxine-NADP+ réductase qui réduit le NADP+ en NADPH. Les produits de la photosynthèse et de l'oxygène élémentaire évolué soutiennent toute vie supérieure sur Terre.

Détails du photosystème II :

absorption lumineuse en photosystème II (PSII). Lorsque la lumière est absorbée par l'un des nombreux pigments du photosystème II, l'énergie est transmise d'un pigment à l'autre jusqu'à ce qu'elle atteigne le centre de réaction. Là, l'énergie est transférée à P₆₈₀, propulsant un électron à un niveau d'énergie élevé. L'électron de haute énergie est transmis à une molécule acceptrice et remplacé par un électron de l'eau. Cette séparation de l'eau libère le O₂ que nous respirons.

✅ Tout l'oxygène de l'atmosphère est produit par le complexe évolutif de l'oxygène du PSII, un processus qui a fait passer notre planète d'une atmosphère anoxygénique à une atmosphère oxygénée il y a 2,5 milliards d'années.

Les centres PSII actifs existent sous forme de dimères dans les membranes thylacoïdes des piles de grana (figure 1). Après un dommage induit par la lumière au PSII, l'antenne LHCII se dissocie et une monomérisation du PSII intervient. Les monomères PSII migrent ensuite du grana vers les membranes thylacoïdes exposées au stroma où un contact avec les composants agissant dans la dégradation et la synthèse de la protéine D1 est possible. OEC se dissocie du PSII et un désassemblage partiel des protéines centrales PSII a lieu. Les étapes du photodommage à la dégradation de la protéine D1 sont régulées par des événements de phosphorylation – déphosphorylation des protéines centrales PSII.

⭐ Exemple : le complexe central PSII des cyanobactéries se compose de 17 sous-unités transmembranaires et de 3 sous-unités extrinsèques avec une masse moléculaire totale d'environ 350 kDa par monomère, et PSII existe principalement sous une forme dimère in vivo. Les procédures de purification conduisant à des dimères de coeur PSII hautement purs, homogènes et hautement actifs sont réalisés à partir d'une cyanobactérie thermophile, Thermosynechococcus vulcanus, qui sont utilisés pour réussir la cristallisation et la diffraction à résolution atomique. La pureté et l'homogénéité des dimères PSII ainsi obtenus sont caractérisées par des spectres d'absorption, des spectres de fluorescence à basse température, SDS-PAGE, PAGE native claire, PAGE native bleue, chromatographie par filtration sur gel et mesures d'activité de dégagement d'oxygène. Enfin, des cristaux de haute qualité obtenus à partir des dimères PSII purifiés sont présentés.

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