生体光合成の単電子移動過程

生物光合作用中的单电子转移过程

• 批准号: 09233222
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.34万
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09233222/
• 关键词: 光合成; 電子移動; 反応中心; 光化学反応; クロロフィル; キノン; 蛋白質; 進化

単電子デバイス構築の基礎情報を得るために生体膜上に高密度集積される光合成反応中心タンパク質内での単電子移動の制御法を開発と、単電子移動機構の検討を行った。1.タンパク質内での分子配置の精密評価と制御。双極子間相互作用を選択的に評価できる電子スピンエコー共鳴法(ESEEM)を利用して反応中心タンパク質内のキノン化合物の位置を1Å以下の精度で決定した。双極子間相互作用から電子スピン間の距離を得る方法で、蛋白内に導入した人工キノンと電子供与体クロロフィル(P700間)の距離として25.7±0.3Å、横緩和時間T2=2000nsを得た。構造の違う2種のニトロフルオレノン化合物は、26.0±0.3Åを与え、ほぼ正しい位置だが、やや不均一な結合が示された。2.磁場効果による電子移動速度の制御。ESEEM測定で約26Å離れた分子上のスピンの弱い相互作用をとらえ、さらに、外部磁場の影響を評価した。磁場変調パルスの印加により電子とホールの再結合が劇的に抑えられ、寿命の1-3桁の増加と、新たな温度依存性が出現した。外部磁場を利用した電子移動速度のあらたな制御法が得られた。

The basic information of single electron structure is obtained, and the high density concentration on the biological film is developed. The control method of single electron movement in the material is developed. The single electron movement mechanism is discussed. 1. The precise evaluation and control of molecular configuration in the quality of the compound. The evaluation of the interaction between dipoles is determined by electron resonance spectroscopy (ESEEM) with an accuracy of less than 1 μ m by using the reaction center. The distance between the electron donor and the electron donor (between P700) is 25.7±0.3 μ m, and the transverse relaxation time T2=2000ns. The structure of the two compounds is different, 26.0±0.3 ° C and 26.0±0.3 ° C. 2. Control of electron velocity due to magnetic field effect. ESEEM measured about 26 minutes of molecular interaction and external magnetic field effects. The magnetic field modulation of electrons increases the temperature dependence of the lifetime of the electron and the recombination of electrons. The external magnetic field is used to control the electron movement speed.

项目成果

伊藤 繁: "地球を変えた光合成" 日本物理学会誌. 53(2). 100-106 (1998)

伊藤茂：“改变地球的光合作用”日本物理学会杂志 53(2) (1998)。

Hara,H.et al.: "The distance between P680 and Q_A in Photosystem II determined by ESEEM spectrocscopy." Biochimica Biophysica Acta. 1322. 77-85 (1997)

Hara,H.et al.：“通过 ESEEM 光谱测定光系统 II 中 P680 和 Q_A 之间的距离。”

Itoh,S.et al.: "Accumulation of Fe,Cr and Ni metals inside cells of acidophilic bacterium Acidiphilium rubrum that produced Zn containing bacteriochlorophyll a." Plant and Cell Physiology. (in press.). (1998)

Itoh,S.et al.：“嗜酸性细菌 Acidiphilium rubrum 细胞内 Fe、Cr 和 Ni 金属的积累，产生含锌的细菌叶绿素 a。”

Dzuba,S.A.et al.: "Electron spin echo of spin-polarized radical pairs in the intact and quinone-reconstituted plant photosystem I reaction centers." Chemical Physics Letters. 264. 238-244 (1997)

Dzuba,S.A.等人：“完整和醌重建的植物光系统 I 反应中心中自旋极化自由基对的电子自旋回波。”

Ohoka,H.et al.: "Viscosity dependence of the electron transfer rate from bound cytochrome c to P840 in the photosynthetic reaction center of a green sulfur bacterium Chlorobium tepidum." Biochemistry. 36. 9267-9272 (1997)

Ohoka, H. 等人：“绿色硫细菌温热绿菌光合反应中心中从结合细胞色素 c 到 P840 的电子转移速率的粘度依赖性”。