光合放氧中锰簇动态催化和次级电子给体调控机制的研究

光合放氧是藻类和高等植物的光系统II利用光能将水氧化为氧气的过程，它是自然界最重要的能量转换和物质转换过程之一。本项目以嗜热藻(Synechococcus elongatus)和高等植物(菠菜)的光系统II放氧复合体为研究对象，主要利用超低温顺磁共振(EPR)等技术研究光合放氧过程中Mn簇的动态催化和次级电子给体的调控机制，包括Mn簇不同状态(S0~S4)及状态转变过程中的中间体，揭示Mn簇在水氧化过程中结构的动态特征和离子价态的变化规律及Ca、Cl辅基的作用机理；低温捕捉次级电子给体中间体(TyrZ自由基)，利用瞬态、稳态低温EPR等研究该中间体与底物水分子、Mn簇和蛋白环境的相互作用，揭示这一中间体调控反应的微观动态机理。同时，结合光系统II晶体结构数据，运用量子化学密度泛函理论方法对TyrZ的调控机理、Mn簇的催化机理进行理论研究，力图在原子水平上揭示这些过程机制动态特征。