CAJ | 학술논문

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光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都有贡献;PSII反应中心中原初电子给体P680的HOMO和LUMO均主要由与D1蛋白相连的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细菌叶绿素的相应值,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到去镁细菌叶绿素(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,这应是与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Pheo a的二步电子转移过程.
용양자화학밀도범함B3LYP방법재3-21G수평상계산세균광합반응중심원초전자급체P960화록색식물PSII광합반응중심원초전자급체P680적전자결구,연후연구축향배위적조안산잔기화주위단백질배경적영향,최후탐토기원초전자전이궤리.계산결과표명:(1)세균광합작용반응중심원초전자급체P960-h적HOMO주요시유여M분지상련적조성단원상원자적원자궤도조성,이타적LUMO칙량개조성단원상원자적원자궤도도유공헌;PSII반응중심중원초전자급체P680적HOMO화LUMO균주요유여D1단백상련적조성단원상원자적원자궤도조성.저사계산결과능구종반응중심최핵심적부분-원초전자급체적전자결구방면해석Rps.viridis반응중심화PSII반응중심원초전자전이지연일개분지진행적적도경선택성.(2)수연여세균반응중심원초전자급체초분자P960적량개세균협록소분자형성축향배위적조안산잔기His병미삼여초분자P960-h적HOMO화LUMO적조성,단시유우기축향배위,사득P960-h적ELUMO현저지승고도고우보조세균협록소화거미세균협록소적상응치,사득원초전자전이반응능구순리진행.부칙원초전자전이반응흔난진행.PSII반응중심적정황,여세균반응중심십분상사.(3)세균반응중심보조세균협록소(ABChl b)중적Mg리자여최근적조안산잔기His중적N원자적거리화원초전자급체P960중적상응적Mg-N적거리상사,인차동양응해고필차축향배위적조안산잔기,차시원초전자전이반응시연L분지종P960-h경ABChl b도거미세균협록소(BPheo b)적량보전자전이과정.이PSII반응중심적보조협록소불존재His적축향배위,저응시여세균반응중심적중요구별지일,차시원초전자전이응시연D1분지종P680-h도Pheo a적일보전자전이과정,단동시야불능완전배제종P680-h경AChl a 도Pheo a적이보전자전이과정.