PS I bao gồm hai phần là phức hệ thu nhận ánh sáng (LHC I) và trung tâm phản ứng quang hệ (PSI-RC), nơi diễn ra các phản ứng hoá học. Phức hệ thu nhận ánh sáng gồm các sắc tố liên kết với protein và các polipeptide có trọng lượng phân tử 17-26 kDa. Sắc tố của (LHC I) chiếm 5-10% hàm lượng sắc tố trên màng thylakoid (ở LHC II là 40 – 50%). Trung tâm phản ứng gồm ít nhất 10 polipeptide, khoảng 100 phân tử chlorophill a, và phân tử β-carotene, 2 vitamin K và 3 nhóm [4Fe-4S].
Chlorophyll có thể là sắc tố chủ yếu của PSI trong khi phycobiliprotein rất quan trọng trong PSII. Những nghiên cứu thành phần sắc tố cho thấy lượng chlorophyll trong PSI có thể thay đổi nhưng trong PSII thì hầu như không đổi. Kawamura và cs (1979) cho thấy khi tế bào tảo Cyanobacteriasinh trưởng dưới ánh sáng có cường độ thấp thì tỉ lệ số lượng trung tâm phản ứng của PS I / PS II cao hơn nhiều so với tế bào sinh trưởng dưới cường độ ánh sáng cao (Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999).
1.3.1.2. Hệ quang hoá PS II
PS II là một phức hệ có nhiều protein, gồm ba thành phần:
- Phức hệ thu nhận ánh sáng (LHC II), chứa phần lớn các sắc tố của PS II có vai trò thu nhận ánh sáng và chuyển cho PR680R của trung tâm phản ứng.
- Trung tâm phản ứng quang hệ II, nơi diễn ra quá trình quang hoá cơ bản. - Phức hệ thải oxygen, nơi hai phân tử nước bị oxy hoá tạo ra một phân tử oxygen và bốn proton (Hình 1.8).
Hình 1.8: Các thành phần của hệ quang hoá II trên màng thylakoid của lục lạp
(Masojídek J., Koblížek M., Torzillo G., (2004)) cyt bR559R: cytochrom b-559
D1, D2: protein D1 và D2
CP47, CP43: protein CP47 và CP43 P680: trung tâm phản ứng của PS II PQHR2R: plastoquinone
Pheo: pheophytin QRAR: quinon A QRBR: quinon B
TyrZ: chất cho điện tử của PSII Thành phần protein của PS II gồm:
Protein D1 và D2: là hai protein được mã hoá bởi hai gen psb A và psb D, chúng là thành phần cấu tạo nên trung tâm phản ứng của PSII. D1, D2 liên kết với nhiều thành phần gồm P680, pheophytin, QA, QB, Tyr Z, Tyr D. ngoài ra còn có bốn phân tử chlorophyll, pheophytin không quang hoá và 1-2 phân tử β-carotene. D1 và D2 cũng liên kết với Mn, Ca, Cl và phức hệ thải oxygen cùng với cytochrom b-559 và một số thành phần khác (Hình 1.8).
Cytochrom b-559: gồm hai tiểu phần α-subunit được mã hoá bởi gen psb E và β-subunit được mã hoá bởi gen psb F. Chức năng của cytochrom b-559 có thể là
tham gia lắp ráp PSII, thải oxygen, hạn chế quang ức chế, tham gia vận chuyển điện tử vòng… (Hình 1.8).
- Protein CP47 và CP43: là hai protein được mã hoá bởi hai gen psb B và psb C, chúng liên kết với chlorophyll và có vai trò chuyển năng lượng hấp thụ được từ phức hệ thu năng lượng ánh sáng (hoặc từ phycobilisome có ở tảo lam và tảo đỏ) tới chlorophyll a P680 của trung tâm phản ứng quang hoá. Con đường vận chuyển năng lượng có thể theo hai cách sau (Hình 1.9):
Hình 1.9: Con đường vận chuyển năng lượng từ phức hệ thu năng lượng ánh sáng tới chlorophyll a PR680R của trung tâm phản ứng quang hoá
(Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)
- Các protein có trọng lượng 33, 24, 17 kDa, tham gia cấu tạo nên phức hệ thải oxygen trong PSII, chúng được mã hoá bởi các gen psb O, psb P và psb Q. Ngoài ra còn có các protein được mã hoá bởi các gen psb H, J, K, M, N và R.