Фотосистема I представляет фотосинтетический реакционный центр, в котором при использовании энергии кванта света (максимум поглощения 700 нм) осуществляется разделение и стабилизация разделенных зарядов. Первичным донором электрона является димер хлорофилла а (Р700), первичным акцептором - мономер Chl a (А0). Дальнейшими акцепторами являются филлохинон (А1) и FeS-содержащие белки, объединенные в кластер.
Цепь электронного транспорта фотосистемы I функционирует следующим образом (Brettel 1997; Fromme, Jordan et al. 2001). После возбуждения Р700 квантом света и перехода в возбужденное состояние Р700*, электрон очень быстро (1-3 пс) переносится на А0. Р700, вероятно, представляет собой димер молекул Chl a. Транспорт электрона с А0– на А1 происходит за 20-50 пс. Перенос электрона с FX на терминальные железо-серные кластеры FA и FB происходит быстрее, чем перенос электрона с A1 на FX. Кинетику этих процессов трудно определить, потому что оптические разностные спектры трех [4Fe4S] кластеров FX, FB, FA практически идентичны. С FX электрон переносится на FA, а затем на FB. Электрон достигает ферредоксина за 500 нс (Setif 2001), после чего ферредоксин покидает сайт связывания и переносит электрон дальше по цепи.
Рисунок Последовательность электрон- транспортных реакций в фотосистеме I и их характерные времена (по: THE PHOTOSYNTHETIC PROCESS, John Whitmarsh, Govindjee, In: "Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis", Edited by GS Singhal, G Renger, SK Sopory, K-D Irrgang and Govindjee, Narosa Publishers/New Delhi; and Kluwer Academic/Dordrecht, pp. 11-51).
Донором электронов для фотосистемы I является медь- содержащий водорастворимый белок пластоцианин (Рс), который свободно перемещается во внутреннем люминальном пространстве тилакоида и осуществляет перенос электрона от цитохромного комплекса (компонента цитохромного комплекса Cyt f) к пигмент-белковому комплексу фотосистемы I (первичному донору Р700).
Акцептором электронов для фотосистемы I является водорастворимый FeS-содержащий белок ферредоксин, который передает электроны на ферродоксин-NADP- редуктазу - переферийный флавопротеин, связанный с внешней стороной мембраны. Следующим акцептором электронов являются растворимые в воде молекулы NADP+. В восстановленной форме высокоэнергизованные молекулы NADPH принимают участие в цикле фиксации углерода (цикле Кальвина).
Фотосистема I может осуществлять как линейный электронный перенос электронов от воды через фотосистему II и цитохромный комплекс на NADPH, так и циклический электронный транспорт.