Energetics of the water oxidation reaction in photosynthesis: Elucidation by spectroelectrochemistry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02674
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kato Yuki 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10376634)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光合成 / 赤外分光 / 酸化還元電位 / 電子伝達反応 / 水分解反応

Outline of Final Research Achievements

In this research project, redox potentials of the Mn cluster and cofactors on the electron transfer chain in photosystem II were investigated to elucidate the energetics of the water oxidation and oxygen evolving reactions. By applying fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy combined with electrochemistry, redox potentials of the relating cofactors were directly measured, and then on the basis of the obtaiend potential values, the factors affecting the energetics of the electron transfer in PSII was revealed. Furthermore, the mechanism of the electron transfer was also clarified.

Free Research Field

生物物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題の成果によって、光合成における水分解及び電子伝達反応のエネルギー論が明らかにされ、反応機構に関して多くの知見が得られた。天然の光合成の反応メカニズムは、人工光合成の実用化の上で有用な手本となるものであり、エネルギー問題・環境問題の解決につながる研究となりうるものである。本研究課題で得られた知見は、人工光合成の実用化に対して物理化学的側面から有用な情報となりうるものであり、学術的意義のみならず、社会的にも意義があるものと考えられる。