光合放氧复合物结构及其放氧机理的研究

光合水氧化是地球上最重要的生化过程之一。光合放氧生物包括光系统Ⅰ (PSⅠ )和光系统Ⅱ(PSⅡ )两种类型反应中心 ,光系统Ⅱ反应中心能以水作为电子给体 ,利用光能氧化水产生质子和氧气。对于水如何被氧化这个难题前人已做了大量的工作 ,但到目前为止放氧复合物 (OEC)的结构及水氧化的机理仍不清楚。本文结合当前研究结果 ,就光合放氧复合物的结构及光合放氧机理进行了综述 ,希望能有助于推进这方面的工作。

光合放氧中心结构和放氧机理的新模型

目前在放氧中心的结构和放氧机理方面均存在许多重要问题待解决 .结合最新研究成果 ,提出了放氧中心结构和放氧机理新模型 .在新结构模型中 ,2个H2 O分子不对称地结合于“C”形结构开口端 2个低价的MnⅡ1和MnⅢ4上 ,并保持较大距离 ;2个组氨酸的咪唑环通过N原子与 2个高价的MnⅣ2 ,MnⅣ3 结合 ;Cl结合于MnⅢ4,并与Ca相连 ;Ca通过O桥和COO-相连使2个Mn2O2单元保持特定空间构型 .整个Mn簇的骨架结构不对称 .放氧新机理首次引入水的不对称氧化和结构动态变化及H的间接传递等观点 .新机理中 ,只有S2 状态产生具有高氧化性的MnⅣ =O.;在S2 →S3 过程中包括结构明显变化、分子内H原子转移和分子间的H原子传递 ;S3 对应于MnⅣ1 O…H…O MnⅣ4;在S3 → [S4]→S0 过程中 ,S4时形成O—O键 .