Light as an Energy Source and Information Carrier in Plant Physiology

یک موسسه مطالعات پیشرفته ناتو در مورد "نور به عنوان منبع انرژی و حامل اطلاعات در فیزیولوژی عکس گیاهی" در Volterra، ایتالیا، از 26 سپتامبر تا 6 اکتبر 1994 برگزار شد تا نقش اساسی نور را در نظر بگیرد. در رشد و نمو گیاهان این کتاب سخنرانی های اصلی ارائه شده در این جلسه را که بر روی هر دو جنبه تبدیل انرژی فتوشیمیایی و سیگنالینگ (حسگر نوری) متمرکز بود، خلاصه می کند. برداشت نور و تبدیل به انرژی شیمیایی در فتوسنتز در سطح فتوسیستم های حاوی کلروفیل/کاروتنوئید در گیاهان اتفاق می افتد. رنگدانه ها به صورت غیر کووالانسی به انواعی از پلی پپتیدها متصل می شوند که به عنوان یک داربست خاص عمل می کنند، که برای تعیین جفت انرژی بین رنگدانه ها ضروری است و بنابراین امکان انتقال سریع انرژی تحریک از آنتن به کلروفیل های مرکز واکنش ویژه را فراهم می کند. داده‌های حاصل از طیف‌سنجی‌های گذرا و با زمان حل‌وفصل، در حوزه فمتوثانیه و پیکوثانیه، همراه با محاسبات مدل، نشان می‌دهد که این فرآیند در بازه زمانی 20-100 پیکوثانیه رخ می‌دهد. کاربرد ویژه مجتمع‌های مرکز واکنش، جداسازی بار اولیه سریع را تضمین می‌کند، احتمالاً در حدود 1-3 پیکوثانیه، با واکنش‌های تثبیت بار بعدی در محدوده صدها پیکوثانیه انجام می‌شود. ساختار کریستالوگرافی LHCII که اخیراً حل شده است، مجموعه آنتنی اصلی گیاهان، امکان تعیین دقیق فواصل رنگدانه-رنگدانه را فراهم می کند و بنابراین امکان محاسبه تقریبی نرخ پرش کلروفیل-کلروفیل Forster را فراهم می کند، که با اندازه گیری های زمان حل شده مطابقت خوبی دارد.

A NATO Advanced Study Institute on "Light as Energy Source and Information Carrier in Plant Photo physiology" was held at Volterra, Italy, from September 26 to October 6, 1994, in order to consider the fundamental role that light plays in plant growth and development. This book summarises the main lectures given at this meeting which concentrated on both photochemical energy conversion and signalling (photosensing) aspects. Light harvesting and conversion into chemical energy in photosynthesis occurs at the level of chlorophyll/carotenoid containing photosystems in plants. Pigments are non­ covalently bound to a variety of polypeptides which serve as a specific scaffolding, necessary to determine the energy coupling between pigments and thus allowing rapid excitation energy trasfer from the antenna to the special reaction centre chlorophylls. Data from transient, time resolved spectroscopies, in the femtosecond and picosecond domain, together with model calculations, suggest that this process occurs in the 20-100 picosecond time span. The special ~ll u~ture of reaction centre complexes, ensures rapid primary charge separation, probably in the order of 1-3 picoseconds, with subsequent charge stabilisation reactions proceeding in the hundreds of picoseconds range. The recently resolved crystallographic structure of LHCII, the principal antenna complex of plants, allows precise determination of pigment-pigment distances and thus permits calculation of approximate chlorophyll-chlorophyll Forster hopping rates, which are in good agreement with time resolved measurements.