光合成における励起エネルギー捕獲・初期固定の理論的研究:酸素発生と非発生型の違い

光合作用中激发能量捕获和初始固定的理论研究：产氧型和非产氧型的差异

• 批准号: 06J03812
• 负责人: 斉藤 圭亮
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03812/
• 关键词: 光合成; 電子移動; 励起エネルギー移動; 中間分子媒介; スピン三重項状態; クロロフィル; 電荷分離; 電荷再結合

緑色植物および藻類の光合成における光化学系II(PS2)の反応中心(RC)は,紅色細菌RCと共通の祖先を持つけれど,PS2RCには,紅色細菌RCではみられない特徴的過程がいくつかある.これらの違いを明らかにするため,次の課題の解明を行い,それぞれ次に述べる成果を得た.・PS2RCと紅色細菌RCでは,電荷再結合によりスピン三重項状態ができるが,両者でできる色素が異なる.この違いはPS2RCにおける色素エネルギー特異性に起因している事を明らかにした:紅色細菌RCでは,電荷分離の逆反応によってスピン三重項状態が出来る.一方,PS2RCでは,電荷分離の逆反応という機構の他,電子とホールが協奏的に移動して直接アクセサリクロロフィル上に三重項状態が出来る機構がある.このような機構の違いは,PC2RCでは中心色素対のエネルギーがアクセサリクロロフィルの励起エネルギーに比べて高いために生じていることが分かった.・PS2RCでは,スピン三重項状態のできる色素の近くに(紅色細菌では三重項状態を消す役割を担っている)カロテノイドが存在しないにも拘わらず,三重項状態が速やかに消される.PS2RCは(活性酸素を発生させるので有害な)スピン三重項状態をどのようにして消滅させているのかを明らかにした:この三重項状態消滅機構は,フェオフィチンとキノン間の電子移動により媒介される.

尽管绿色植物和藻类光合作用中的光系统II（PS2）反应中心（RC）具有红色细菌RC的共同祖先，但PS2RC具有在红色细菌RC中未发现的几个独特过程。为了阐明这些差异，我们研究了以下问题，并获得了下面所述的结果。 - 在PS2RC和红细菌RC中，自旋三重态是通过电荷重组创建的，但是可以实现的色素不同。这种差异表明是由于PS2RC中的色素能特异性造成的：在红色细菌RC中，自旋三重态是通过电荷分离的反应产生的。另一方面，在PS2RC中，除了电荷分离的反应机制外，电子和HOS还具有一种机制，其中LE在其中移动并直接在附件叶绿素上创建三胞胎状态。由于中央染料对的能量高于辅助叶绿素的激发能，因此发现这种机制的这种差异。在PS2RC中，尽管没有类胡萝卜素（在擦除红色细菌中的三胞胎态在擦除三胞胎状态）附近，但可以在旋转三重态使用的色素附近，迅速消除了三重态。我们已经揭示了PS2RC如何消除自旋三重态（这是有害的，因为它会产生活性氧）：该三重态灭绝机理是由pheophytin和quinone之间的电子转移介导的。

项目成果

Mechanism of spin-triplet-state formation on the accessory chlorophyll in the reaction center of photosystem II

光系统II反应中心副叶绿素自旋三重态形成机制

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Saito;K. Mukai;H. Sumi
• 通讯作者: H. Sumi

Proton-coupled electron transfer in the reduction of P680+in photosvstem II

photosvstem II 中 P680 还原过程中的质子耦合电子转移

• 发表时间: 2007
• 作者: 池祐治;橋本英二;小島誠治;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉泰 ほか;Keisuke Saito;K.Saito;K.Saito;斉藤 圭亮;Keisuke Saito;Keisuke Saito
• 通讯作者: Keisuke Saito

光合成光化学系IIにおける電子移動と共役したプロトン移動

光合光系统II中的电子转移和耦合质子转移

• 发表时间: 2007
• 作者: 池祐治;橋本英二;小島誠治;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉麻李亜;小杉泰 ほか;Keisuke Saito;K.Saito;K.Saito;斉藤 圭亮;Keisuke Saito;Keisuke Saito;斉藤 圭亮
• 通讯作者: 斉藤 圭亮

The importance of a hot-sequential mechanism in triplet-state formation by charge recombination in reaction centers of bacterial photosynthesis

细菌光合作用反应中心电荷重组形成三重态的热序机制的重要性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Chem. Phys. 326
• 作者: K.Saito;K.Mukai;H.Sumi
• 通讯作者: H.Sumi

A single chlorophyll in each of the core antennas CP43 and CP47 transferring excitation energies to the reaction center in Photosystem II of photosynthesis

CP43 和 CP47 核心天线中的单个叶绿素将激发能量转移到光合作用光系统 II 的反应中心

• 发表时间: 2006
• 期刊: J.Photochem.Photobiol.A : Chem. 178
• 作者: K.Saito;T.Kikuchi;M.Nakayama;K.Mukai;H.Sumi
• 通讯作者: H.Sumi