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光化学系Ⅰ複合体は12～14個のポリペプチドから成る膜結合性の複合体である．光化学系Ⅰコア複合体とも呼ばれる．クロロフィルやカロテノイド，脂質などを結合しており，光エネルギーを吸収し，その化学エネルギーへの変換反応を担っている．ルーメン側で水溶性の電子供与体(プラストシアニンまたはシトクロムc6)から電子を受け取り，ストロマ側で水溶性の電子受容体(フェレドキシンまたはフラボドキシン)に電子を渡す．光化学系Ⅰを構成するポリペプチドはPsa (光化学系Ⅰタンパク質を示す略称)にAからOまでのアルファベットをつけて呼ばれ，それぞれ対応するpsa 遺伝子(遺伝子名はイタリックで表記し，pが小文字であることに注意)からつくられる．下表にこれらの各成分の大きさおよびその機能をまとめた．
多くのシアノバクテリアでは，光化学系Ⅰ複合体は三量体を形成する．一方，陸上植物，藻類では単量体で存在し，LHCIと呼ばれる光化学系Ⅰアンテナ色素タンパク質複合体を結合し，光化学系Ⅰ超分子複合体(PSI-LHCI supercomplex)と呼ばれる構造を形成する．
PSI complex.png