| 光合反应中心原初电子转移机理的理论研究 |
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| 引用本文： | 张小东,张纯喜,马淑华,徐红,沈玲玲,李良璧,张兴康,匡廷云,张启元.光合反应中心原初电子转移机理的理论研究[J].化学学报,2001,59(4):456-465. |
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| 作者姓名： | 张小东 张纯喜 马淑华 徐红 沈玲玲 李良璧 张兴康 匡廷云 张启元 |
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| 作者单位： | 中国科学院化学研究所.北京(100080);中国科学院分子科学中心分子动态与稳 态国家重点实验室;中国科学院植物研究所.北京(100044);中国科学院光合作用 开放实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金，国家自然科学基金 |
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| 摘 要： | 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.uiridis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(ABChlb)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ABChlb到去镁细菌叶绿素(BPheob)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Dl分支从P680-h到Pheoa的一步电子转移过程，但同时也不能完全排除从P680-h到AChla到Pheoa的二步电子转移过程。
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| 关 键 词： | 光合反应 电子转移 电子结构 密度泛函理论 |
The theoretical studies on the machanism of the primary electron transfer in the photosynthetic reaction center |
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| Zhang Xiaodong,Zhang Chunxi,Ma Shuhua,Xu Hong,Shen Lingling,Li Liangbi,Zhang Xingkang,Kuang Tingyun,Zhang Qiyuan.The theoretical studies on the machanism of the primary electron transfer in the photosynthetic reaction center[J].Acta Chimica Sinica,2001,59(4):456-465. |
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| Authors: | Zhang Xiaodong Zhang Chunxi Ma Shuhua Xu Hong Shen Lingling Li Liangbi Zhang Xingkang Kuang Tingyun Zhang Qiyuan |
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| Institution: | Inst of Chem, CAS.Beijing(100080);Inst of Botany, CAS.Beijing(100044) |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | B3LYP |
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