光適應

所謂光循環就是光碟機動的一系列中間產物的產生，最終又回到初始狀態的原始細菌視紫紅質。紫膜的功能單元是細菌視紫紅質，細菌視紫紅質具有暗適應性和光適應性兩種，它們之間可以相互轉化。暗適應性的生色團是全反型和13－順式的混合物，而光適應性的生色團是全反型。只有全反型生色團的細菌視紫紅質才能進行光循環。已經發現的細菌視紫紅質的最初光中間產物稱為I，形成的時間過程為430飛秒，即4．3×10－13秒。之後伴隨一系列熱馳豫中間態J，K，L，M1，M2，N和O再回到光適應的細菌視紫紅質（BR）態。

在光化學過程中值得注意的是其中兩個較為穩定的中間產物K和M，尤其是M產物引起了很多研究者的興趣。首先質子在M態形成前釋放出來，又在M態衰減后再攝取進去。M態與質子泵的功能密切相關，另外，M態的吸收峰波長在410納米與基態570納米相距很遠，光譜之間不產生重疊，這為光子器件應用提供了充分的條件。在光化學循環過程中發生了生色團視黃醛的異構化，即從全反型式變成13－順式，這與暗適應時的13－順式有差別，再從13－順式回到全反型式。同時還產生去質子化和重質子化的過程，在基質時希夫鹼基是質子化的，到M態時希夫鹼基是去質子化的，再回到質子化的其它中間態和基態。

細菌視紫紅質的光化學循環的途徑並不是唯一的，處於不同的條件下的細菌視紫紅質分子會有不同的循環途徑。在低pH下和高pH下循環途徑不一樣，在某種條件下可產生一些不同的中間產物，如P態和Q態中間體，它們的吸收峰波長分別是490納米和380納米，其生色團視黃醛為9－順式，此產物是十分穩定的中間態，光譜與基態差別更大，因此更具有實際的應用前景，但由於Q態的產率很低，目前還有待進一步研究和改進。

對於光循環的途徑，目前提出了不同的模型，如單向的線性模型、協同模型、平行模型和分支（旁路）模型。這些模型都有一些實驗根據，但又很難解釋一些現象，很可能不同的模型表示了不同的條件下光循環過程。由於光循環的一些中間體在相近的時間域內出現，各中間體的吸收光譜範圍又互相覆蓋重疊，從而使研究這些中間體之間的相互變化規律變得很困難，因此到目前為止對光循環還不能得到很滿意的解釋。