Фотосистема II: ее функция, структура и применение для искусственного фотосинтеза

Аннотация

Приблизительно 3 млрд лет тому назад возник фермент, который резко изменил химический состав нашей планеты и привел к беспрецедентному взрыву биологической активности. Этот фермент использовал энергию солнечного света для осуществления энергоемкой реакции расщепления молекулы воды. При этом он обеспечил биологию неограниченным запасом водородных эквивалентов, необходимых для преобразования диоксида углерода в органические молекулы жизни. Фермент, который способствует этой реакции и, следовательно, лежит в основе практически всего живого на нашей планете, известен как фотосистема II (ФСII). Это мультисубъединичный фермент, встроенный в липидный бислой тилакоидных мембран растений, водорослей и цианобактерий. За последние 10 лет были выявлены структуры кристаллов димерных комплексов ФСII с молекулярной массой 700 кДа из цианобактерий с постоянно растущим разрешением, при этом лучшее разрешение на данный момент составило 1,9 Å. Таким образом, в настоящее время известны пространственное расположение и структурные особенности его многочисленных субъединиц и кофакторов. Было обнаружено, что кислород-расщепляющий сайт представляет собой кластер из четырех ионов Mn и иона Ca²⁺, окруженный аминокислотными остатками, семь из которых являются лигандами для металлов. Кластер из металлов организован в виде кубана, состоящего из трех ионов Mn и Ca²⁺, связанных оксомостиками с четвертым Mn, ассоциированным с одним из мостиковых кислородов в кубане и через еще один оксомостик с ионом марганца в составе кубана. Общая структура каталитического сайта позволяет на его основе развивать механистическую схему процесса расщепления воды и дает возможность и уверенность для разработки катализаторов для имитации реакции в искусственной фотохимической системе для получения солнечного топлива.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: