1. 개요
photosystem / 光系광계(光系, 영어: photosystem)는 광합성의 주요 광화학 반응들을 함께 수행하는 광합성과 관련된 단백질 복합체들의 기능적, 구조적 단위이다. 광계는 빛의 흡수 및 에너지와 전자의 전달에 관여한다. 광계는 식물, 조류 및 남세균의 틸라코이드 막에서 발견된다. 광계는 식물과 조류의 엽록체에 위치하고 있고, 광합성 세균의 세포막에 위치하고 있다. 광계에는 광계 I과 광계 II의 두 가지 종류가 있다. I, II는 발견 순서로 역사적으로 광계 I 이 광계 II 보다 먼저 발견되었지만, 비순환적 광인산화에서의 작동 순서는 광계 II 가 먼저 작동한 다음 광계 I 이 작동한다.
광계 II는 적색광을 흡수하고 광계 I은 원적색광을 흡수한다. 광합성 활성은 광계가 적색광이나 원적색광에 노출될 때 감지되지만, 광합성 활성은 식물이 두 파장의 빛에 모두 노출될 때가 가장 크다. 실제로 연구에 따르면 두 파장이 함께 광합성 활성에 부가적인 효과보다는 시너지 효과를 갖는 것으로 나타났다.
각 광계는 광화학 반응이 일어나는 반응 중심과 반응 중심을 둘러사는 안테나 복합체라는 두 부분으로 구성된다. 안테나 복합체에는 여기 에너지를 광계의 중심으로 보내는 수백 개의 엽록소 분자가 포함되어 있다. 반응 중심에서 에너지는 포획되고 전달되어 고에너지 분자를 생성한다.
광계 II의 주요 기능은 물을 산소 분자(O2)와 양성자로 효율적으로 분해하는 것이다. 광계 II는 광계 I에 전자의 꾸준한 흐름을 제공하여, 고에너지 전자의 에너지를 NADP+ 및 H+로 전달하여 NADPH를 생성한다. 생성된 NADPH는 식물에서 다양한 대사 과정에 사용될 수 있다.