光合反应中心原初电子转移机理的理论研究

编号 zgly0000251393

文献类型 期刊论文

文献题名 光合反应中心原初电子转移机理的理论研究

学科分类 220.1050;树木生理学

作者 张小东  张纯喜 

作者单位 中国科学院化学研究所分子科学中心分子动态与稳态国家重点实验室 

母体文献 化学学报 

年卷期 2001,59(4)

页码 456-465

年份 2001 

分类号 Q945.11 

关键词 光合反应中心  合成  绿色植物  原初电子给体  电子结构  电子转移  量子化学  密度泛涵 

文摘内容 用量子化学密度泛函B3LYP方法在3-21G水平上计算细菌光合反应中心原初电子给体P960和绿色植物PSⅡ不合反应中心原初电子给体P680的电子结构, 然后研究轴向配位的组氨酸残基和周围蛋白质环境的影响, 最后探讨其原初电子转移机理。计算结果表明: (1)细菌光合作用反应中心原初电子给体P960-h的HOMO主要是由与M分支相连的组成单元上原子的原子轨道组成, 而它的LUMO则两个组成单元上原子的原子轨道组成。这些计算结果能够从反应中心最核心的部分-原初电子给体的的电子结构方面解释Rps.viridis反应中心和PSⅡ反应中心原初电子转移只沿一个分支进行的途径选择性。(2)虽然与细菌反应中心原初电子给体超分子P960的两个细菌叶绿素分子形成轴向配位的组氨酸残基His并未参与超分子P960-h的HOMO和LUMO的组成, 但是由于其轴向配位, 使得P960-h的ELUMO显著地升高到高于辅助细菌叶绿素和去镁叶绿素的相应值, 使得原初电子转移反应能够顺利进行。否则原初电子转移反应很难进行。PSⅡ反应中心的情况, 与细菌反应中心十分相似。(3)细菌反应中心辅助细菌叶绿素(ABChl b)中的Mg离子与最近的组氨酸残基His中的N原子的距离和原初电子给体P960中的相应的Mg-N的距离相似, 因此同样应该考虑此轴向配位的组氨酸残基, 此时原初电子转移反应是沿L分支从P960-h经ABChl b到去鲜细菌叶绿素(BPheo b)的两步电子转移过程。而PSⅡ反应中心的辅助叶绿素不存在His的轴向配位, 这应是以细菌反应中心的重要区别之一, 此时原初电子转移应是沿D1分支从P680-h到Pheo a的一步电子转移过程, 但同时也不能完全排除从P680-h经AChl a到Peo a的二步电子转移过程。