光合成タンパク内の長距離電子移動-人工分子組み込みによる新反応系の創成-

光合蛋白质中的长距离电子转移 -通过掺入人工分子创建新的反应系统-

• 批准号: 06239262
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06239262/
• 关键词: 光化学; 光合成; 電子移動; クロロフィル; キノン; 酸化還元電位; レーザ分光

生体光合成反応では高秩序に制御された局所環境場のなかで複数の反応分子種が相互作用し、さらに高次に組織化され、多段階でエネルギー変換効率の高い長距離電子移動系を構成している。この分子機構を解明するため、人工分子を導入した半人工の反応中心タンパクを作成し、ピコ秒領域でのクロロフィル→キノン間の電子移動反応を計測した。さらにマ-カス理論に基きエネルギーギャップ則の検討を行なった。植物の光化学系1反応中心タンパク内部の電子受容体フィロキノンを抽出除去し、かわりに酸化還元レベル、分子構造の異なる人工分子を再導入した。この内部での光励起電子移動を解析し、ピコーナノ秒領域でのレーザ分光によりスペシャルペア(P700)→クロロフィル(AO)→キノン(Qφ)の各電子移動過程の速度定数を決定した。フィロキノンとほとんど同じ構造をもつメナキノンをQφとして導入した実験系では、P700はレーザ照射後1ピコ秒以内で励起され、8ピコ秒でAOを還元し、AOはその後23ピコ秒でメナキノンにより再酸化されることが観測された。キノンがないとAOの酸化反応は千倍遅い30ナノ秒で進行した。またキノンを変えることによって、△Gを変えるとこの反応の速度定数は変化した。この超高速電子移動の機構を、さらに理論面からも検討した。

Photosynthetic reactions in living organisms are highly ordered, controlled by local environmental fields, and composed of multiple anti-molecular species interacting with each other, highly organized, multi-stage, and highly medium-and long-distance electron transport systems. The molecular mechanism of the molecule is explained by the introduction of artificial molecules into the semi-artificial reaction center. The electron movement reaction between the molecules is measured. The theory is that it's a good idea to start a business. The photochemistry of plants is based on the extraction and removal of electron acceptors from the center, acidification and molecular structure, and the reintroduction of artificial molecules. The velocity determination of each electron movement process in the internal optically excited electron movement analysis, spectrum analysis, spectrum analysis (P700)→ spectrum analysis (AO)→ spectrum analysis (Qφ) is determined. The P700 is activated within 1 seconds after irradiation, 8 seconds after irradiation, and 23 seconds after irradiation. The acidification reaction is carried out in a thousand times in 30 seconds. The speed of rotation is determined by the number of rotations. This ultra-high speed electronic mobile mechanism, today's theoretical surface

项目成果

T.Nozawa,M.Kobayashi,S.Itoh,M.Iwaki,M.Mimuro and K.Satoh: "Magnetic circular dichroism investigation of chlorophylls in reaction centers of photosystems I and II of green plant photosynthesis," Spectrochimica Acta. 51A. 125-134 (1995)

T.Nozawa、M.Kobayashi、S.Itoh、M.Iwaki、M.Mimuro 和 K.Satoh：“绿色植物光合作用光系统 I 和 II 反应中心叶绿素的磁圆二色性研究”，Spectrochimica Acta。

I.Kumazaki,M.Iwaki,I.Ikegami H.Kandori,K.Yoshihara and S.Itoh.: "Rates of praimary electron transfer reactions in the photosystem I reaction center reconstituted with different quinones as the secondary acceptor," J.Chem.Phys.98. 11220-11225 (1994)

I.Kumazaki、M.Iwaki、I.Ikegami H.Kandori、K.Yoshihara 和 S.Itoh.：“用不同醌作为第二受体重构的光系统 I 反应中心中初级电子转移反应的速率”，J.Chem

K.Sonoike,I.Terashima,M.Iwaki and S.Itoh: "Destruction of photosystem I iron-sulfur centers in leaves of Cucumis sativus L.by weak illumination at chilling temperature." FEBS Letters. in press. (1995)

K.Sonoike、I.Terashima、M.Iwaki 和 S.Itoh：“在寒冷温度下弱光照对黄瓜叶子中光系统 I 铁硫中心的破坏。”

M.Iwaki and S.Itoh: "Reaction of reconstituted acceptor quinone and dynamic equilibration of electron transfer in the photosystem I reaction center," Plant Cell Physiol.35. 983-993 (1994)

M.Iwaki 和 S.Itoh：“光系统 I 反应中心中重构受体醌的反应和电子转移的动态平衡”，Plant Cell Physiol.35。

伊藤繁、岩城雅代: "「地球を変えた光合成反応:明らかになりつつある光合成系の起源」" 遺伝、. 49. 12-17 (1995)

Shigeru Ito，Masayo Iwaki：“改变地球的光合作用反应：光合作用系统的起源变得更加清晰”，遗传学，49. 12-17 (1995)