P 680 ( P680 , pigment 680 ) neboli primární donor fotosystému II je dimer dvou molekul chlorofylu a , P 1 a P 2 , kterým se také říká speciální pár [1] . Tyto dvě molekuly společně tvoří excitonový dimer, to znamená, že funkčně představují jeden systém a při excitaci se chovají jako jedna molekula . Maximální absorpce světelné energie takového speciálního páru připadá na vlnovou délku λ = 680 nm . Primární donor je excitován absorpcí fotonů příslušné vlnové délky nebo přenosem excitační energie z jiných chlorofylů fotosystému II. P 680 absorbuje kvanta světla a přechází do fotoexcitovaného stavu, v důsledku čehož jeden z jeho elektronů přechází na vyšší energetickou hladinu - z hlavní podúrovně S 0 do první singletové podúrovně S 1 . Tento elektron je oddělen od speciálního páru a zachycen primárním akceptorem elektronů, feofytinem , který se nachází uvnitř fotosystému II vedle P 680 . Proces odštěpení elektronu ze speciálního páru a jeho přechod na feofytin za vzniku radikálového páru se nazývá separace náboje . Oxidovaný P 680 + se redukuje zachycením elektronu z komplexu fotosystému II oxidujícího vodu.
P 680+ je nejsilnější biologické oxidační činidlo . Jeho redoxní potenciál je přibližně +1,3 V [2] (podle jiných zdrojů +1,12 V [ 1] ). To mu umožňuje vyvolat proces oxidace vody, jejíž redoxní potenciál je +0,8 V. Zároveň je redoxní potenciál fotoexcitovaného P 680 v negativní oblasti (méně než -0,6 V).
Fotosystém II, stejně jako reakční centrum purpurových bakterií , je asymetrický a dvě molekuly v dimeru nejsou ekvivalentní. Jedna molekula chlorofylu a (P 1 ) vytváří vodíkové vazby s aminokyselinami proteinu D 1 pomocí ketoesterových skupin v pozicích C 9 a C 10 a druhá molekula chlorofylu a (P 2 ) tvoří pouze jednu vodíkovou vazbu. Protože P 1 tvoří větší počet vodíkových vazeb, jeho redoxní potenciál je vyšší a hybná síla elektronu je větší. V okamžiku excitace dimeru přechází elektron z P 2 na molekulu chlorofylu P 1 a vzniká dipól . Vznikem lokálního elektrického pole dochází ke změně konformace speciálního páru, což usnadňuje další přenos elektronu na feofytin , a kladný náboj je lokalizován na jednom z chlorofylů [3] .
Na rozdíl od speciálního páru fotosystému I (P 700 ) a páru bakteriofylů (P 870 ) ve fotosystému fialových bakterií jsou v P 680 chlorofyly umístěny v mnohem větší vzdálenosti (5,2 Å oproti 3,6 Å u P 700 resp . 3,5 Å v P 870 ) a jejich roviny jsou vůči sobě poněkud nakloněny, což výrazně snižuje energii konjugace excitonu a zpomaluje rychlost zachycování světelné energie, což zase způsobuje proces separace náboje na páru chlorofyl pomaleji. Nízká míra zachycení energie umožňuje řízení úrovní excitace v anténě PSII, která chrání reakční centrum před fotoinhibicí [4] .
Reakční centrum fotosystému II je termodynamicky mnohem účinnější než reakční centrum purpurových bakterií. V PSII se pro fotoindukovanou separaci náboje používá kvantum při 680 nm (1,84 eV ) za vzniku stabilního páru radikálů P 680 + - Feo - , redox potenciál P 680 + je +1,12 V, potenciál Feo je - 0,13 V Z absorbované energie fotonu 1,84 eV se tedy ve stabilním páru radikálů zadrží 1,25 eV, tj. účinnost je 68 %. Pro reakční centrum PSI je tato hodnota 58 %. U fialových bakterií vytvářejí fotony s energií 1,44 eV (870 nm) stabilní radikálový pár P 680 + - Q A - , což odpovídá energii 0,5 eV, to znamená, že účinnost procesu je 35 % [5 ] .
Reakční centrum PSII se tedy vyvinulo tak, že jeho účinnost separace náboje byla dvakrát vyšší než účinnost reakčního centra purpurových bakterií . Proto vývoj strategie slabé vazby vytváří významnou výhodu v účinnosti fotochemické přeměny energie v reakčních centrech kyslíkových systémů [5] .