Кислород-выделяющий комплекс

Цикл Кока. Степень окисления марганцевых центров является предметом дискуссий. ^[1]

Кислородвыделяющий комплекс (OEC), также известный как водорасщепляющий комплекс , является окисляющим воду ферментом, участвующим в фотоокислении воды во время световых реакций фотосинтеза . ^[3] OEC окружен 4 основными белками фотосистемы II на границе мембрана-люмен. Механизм расщепления воды включает поглощение трех фотонов, прежде чем четвертый обеспечит достаточную энергию для окисления воды . ^{[4] Основываясь}на широко принятой теории 1970 года Кока, комплекс может существовать в 5 состояниях, обозначенных от S0 _до S4 _, где S0 _{является} наиболее восстановленным, а S4 — _{наиболее} окисленным. Фотоны, захваченные фотосистемой II, переводят систему из состояния S0 _в S1 _, затем в _S2, затем в _S3 и, наконец, в S4 _. S4 _{реагирует} с водой, образуя свободный кислород :

2 ЧАС ₂ О → О ₂ + 4 ЧАС ⁺ + 4 е ^-

Это преобразование возвращает катализатор в состояние _S0 .

Активный центр OEC состоит из кластера марганца и кальция с формулой Mn ₄ Ca ₁ O _x Cl _1–2 (HCO ₃ ) _y . Этот кластер связан с субъединицами D ₁ и CP ₄₃ и стабилизирован периферическими мембранными белками . Многие его характеристики были исследованы с помощью экспериментов по флэш-фотолизу , электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и рентгеновской спектроскопии . ^[5]

Предполагается, что механизм комплекса включает оксид марганца, который соединяется посредством образования связи OO с оксидом/гидроксидом кальция. ^[6]^[7] ^[8]

Ссылки

^ Кок, Б.; Форбуш, Б.; МакГлойн, М. (1970). «Взаимодействие зарядов в фотосинтетической эволюции O2. I. Линейный четырехступенчатый механизм». Photochem. Photobiol . 11 (6): 467–475. doi :10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.
^ Umena, Yasufumi; Kawakami, Keisuke; Shen, Jian-Ren; Kamiya, Nobuo (май 2011). "Кристаллическая структура фотосистемы II, выделяющей кислород, с разрешением 1,9 Å" (PDF) . Nature . 473 (7345): 55–60. Bibcode :2011Natur.473...55U. doi :10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.
^ Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). «Происхождение комплекса, выделяющего кислород». Coordination Chemistry Reviews . 252 (3–4): 377–383. doi :10.1016/j.ccr.2007.08.026.
^ Джонсон, Джеймс. «Происхождение жизни — возникновение комплекса, выделяющего кислород». www.chm.bris.ac.uk . Университет Флориды . Получено 30 апреля 2020 г.
^ Аннотация: Марганец: комплекс, выделяющий кислород, и модели1: Энциклопедия неорганической химии: Wiley InterScience
^ Аскерка, Михаил; Брудвиг, Гари В.; Батиста, Виктор С. (2017). «Комплекс фотосистемы II, развивающийся под действием O2: последние данные квантовой механики/молекулярной механики (QM/MM), расширенной тонкой структуры рентгеновского поглощения (EXAFS) и фемтосекундной рентгеновской кристаллографии». Accounts of Chemical Research . 50 (1): 41–48. doi : 10.1021/acs.accounts.6b00405 . PMID 28001034.
^ Яно, Джунко; Керн, Ян; Ячандра, Виттал К.; Нильссон, Хокан; Короидов, Сергей; Мессингер, Йоханнес (2015). «Светозависимое производство диоксида углерода при фотосинтезе». В Питере М. Х. Кронеке и Марте Э. Сосе Торрес (ред.). Поддержание жизни на планете Земля: металлоферменты, усваивающие диоксид углерода и другие жевательные газы . Ионы металлов в науках о жизни. Том 15. Springer. С. 13–43. doi :10.1007/978-3-319-12415-5_2. ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042 . PMID 25707465.
^ Ояла, Пол Х.; Стич, Трой А.; Дебус, Ричард Дж.; Бритт, Р. Дэвид (2015). «Аммиак связывается с марганцем-спутником комплекса выделения кислорода фотосистемы II». Журнал Американского химического общества . 137 (27): 8829–8837. doi :10.1021/jacs.5b04768. PMID 26083545.

Эта статья по биохимии — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

[1] Кок, Б.; Форбуш, Б.; МакГлойн, М. (1970). «Взаимодействие зарядов в фотосинтетической эволюции O2. I. Линейный четырехступенчатый механизм». Photochem. Photobiol . 11 (6): 467–475. doi :10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x. PMID 5456273. S2CID 31914925.

[2] Umena, Yasufumi; Kawakami, Keisuke; Shen, Jian-Ren; Kamiya, Nobuo (май 2011). "Кристаллическая структура фотосистемы II, выделяющей кислород, с разрешением 1,9 Å" (PDF) . Nature . 473 (7345): 55–60. Bibcode :2011Natur.473...55U. doi :10.1038/nature09913. PMID 21499260. S2CID 205224374.

[3] Raymond, J.; Blankenship, R. (2008). «Происхождение комплекса, выделяющего кислород». Coordination Chemistry Reviews . 252 (3–4): 377–383. doi :10.1016/j.ccr.2007.08.026.

[:1-4] Джонсон, Джеймс. «Происхождение жизни — возникновение комплекса, выделяющего кислород». www.chm.bris.ac.uk . Университет Флориды . Получено 30 апреля 2020 г.

[5] Аннотация: Марганец: комплекс, выделяющий кислород, и модели1: Энциклопедия неорганической химии: Wiley InterScience

[6] Аскерка, Михаил; Брудвиг, Гари В.; Батиста, Виктор С. (2017). «Комплекс фотосистемы II, развивающийся под действием O2: последние данные квантовой механики/молекулярной механики (QM/MM), расширенной тонкой структуры рентгеновского поглощения (EXAFS) и фемтосекундной рентгеновской кристаллографии». Accounts of Chemical Research . 50 (1): 41–48. doi : 10.1021/acs.accounts.6b00405 . PMID 28001034.

[7] Яно, Джунко; Керн, Ян; Ячандра, Виттал К.; Нильссон, Хокан; Короидов, Сергей; Мессингер, Йоханнес (2015). «Светозависимое производство диоксида углерода при фотосинтезе». В Питере М. Х. Кронеке и Марте Э. Сосе Торрес (ред.). Поддержание жизни на планете Земля: металлоферменты, усваивающие диоксид углерода и другие жевательные газы . Ионы металлов в науках о жизни. Том 15. Springer. С. 13–43. doi :10.1007/978-3-319-12415-5_2. ISBN 978-3-319-12414-8. PMC 4688042 . PMID 25707465.

[8] Ояла, Пол Х.; Стич, Трой А.; Дебус, Ричард Дж.; Бритт, Р. Дэвид (2015). «Аммиак связывается с марганцем-спутником комплекса выделения кислорода фотосистемы II». Журнал Американского химического общества . 137 (27): 8829–8837. doi :10.1021/jacs.5b04768. PMID 26083545.