P 680 ( P680 , pigment 680 ) eller den primære donor af fotosystem II er en dimer af to klorofyl a -molekyler , P 1 og P 2 , som også kaldes et specielt par [1] . Sammen danner disse to molekyler en exciton-dimer, det vil sige, at de funktionelt repræsenterer et enkelt system og opfører sig som ét molekyle , når de exciteres . Den maksimale absorption af lysenergien i et sådant specielt par falder på bølgelængden λ = 680 nm . Den primære donor exciteres ved at absorbere fotoner med den passende bølgelængde eller ved at overføre excitationsenergi fra andre fotosystem II klorofyler. P 680 absorberer et kvantum af lys og går i en fotoexciteret tilstand, som et resultat af hvilken en af dens elektroner går til et højere energiniveau - fra hovedunderniveauet S 0 til det første singletunderniveau S 1 . Denne elektron løsnes fra et specielt par og fanges af den primære elektronacceptor, pheophytin , som er placeret inde i fotosystem II ved siden af P 680 . Processen med at adskille en elektron fra et specielt par og dens overgang til pheophytin med dannelsen af et radikalpar kaldes ladningsadskillelse . Oxideret P 680 + reduceres ved at fange en elektron fra det vandoxiderende kompleks af fotosystem II.
P 680+ er det stærkeste biologiske oxidationsmiddel . Dens redoxpotentiale er cirka +1,3 V [2] (ifølge andre kilder +1,12 V [ 1] ). Dette gør det muligt at inducere processen med vandoxidation, hvis redoxpotentiale er +0,8 V. Samtidig er redoxpotentialet for fotoexciteret P 680 i det negative område (mindre end -0,6 V).
Fotosystem II er ligesom reaktionscentret for lilla bakterier asymmetrisk , og de to molekyler i en dimer er ikke ækvivalente. Et molekyle klorofyl a (P 1 ) danner hydrogenbindinger med aminosyrerne i protein D 1 ved hjælp af ketoestergrupper i positionerne C 9 og C 10 , og det andet molekyle klorofyl a (P 2 ) danner kun én hydrogenbinding. Da P 1 danner et større antal hydrogenbindinger, er dets redoxpotentiale højere, og elektronens drivkraft er større. I det øjeblik, hvor dimeren exciteres, går elektronen fra P 2 til klorofylmolekylet P 1 , og der dannes en dipol . På grund af udseendet af et lokalt elektrisk felt sker der en ændring i konformationen af et specielt par, hvilket letter den videre overførsel af en elektron til pheophytin , og en positiv ladning er lokaliseret på en af klorofylerne [3] .
I modsætning til det specielle par af fotosystem I (P 700 ) og parret af bakteriofyler (P 870 ) i fotosystemet af lilla bakterier , er klorofyler i P 680 placeret i meget større afstand (5,2 Å mod 3,6 Å i P 700 og 3,5 Å i P 870 ), og deres planer er noget skrå i forhold til hinanden, hvilket væsentligt reducerer energien af excitonkonjugation og sænker hastigheden af opfangning af lysenergi, hvilket igen gør processen med ladningsadskillelse på et par klorofyl langsommere. Den lave energiindfangningshastighed tillader kontrol af excitationsniveauer i PSII-antennen, som beskytter reaktionscentret mod fotoinhibering [4] .
Fotosystem II's reaktionscenter er termodynamisk meget mere effektivt end reaktionscentret for lilla bakterier. I PSII bruges et kvante ved 680 nm (1,84 eV ) til fotoinduceret ladningsseparation med dannelse af et stabilt radikalpar P 680 + - Feo - , redoxpotentialet for P 680 + er +1,12 V, Feo-potentialet er - 0,13 V Ud af den absorberede fotonenergi på 1,84 eV bibeholdes således 1,25 eV i det stabile radikalpar, dvs. effektiviteten er 68%. For PSI-reaktionscentret er denne værdi 58%. Hos lilla bakterier producerer fotoner med en energi på 1,44 eV (870 nm) et stabilt radikalpar P 680 + - Q A - , hvilket svarer til en energi på 0,5 eV, det vil sige, at processens effektivitet er 35 % [5 ] .
PSII-reaktionscentret udviklede sig således, at dets ladningsseparationseffektivitet var dobbelt så høj som for det lilla bakteriereaktionscenter . Derfor skaber udviklingen af den svage koblingsstrategi en betydelig fordel i effektiviteten af fotokemisk energiomdannelse i reaktionscentrene i oxygenholdige systemer [5] .