生体系における中間分子媒介、協奏的、電子、励起およびプロトン移動過程の研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18540402
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 住 斉 筑波大学, 名誉教授 (10134206)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 光合成 / 反応中心 / 電子移動 / 励起移動 / 中間分子媒介

研究概要

中間分子媒介による協奏的過程の速度定数に関する一般表式の理論を構築し、その過程における種々相を実現する人工系での実験事実を統一的に説明した。その一般表式に立脚して、緑色植物と藻類の光合成初期過程において重要な次の三過程が中間分子媒介による協奏的過程になっていることを明らかにすると共に、それらの速度定数を計算し、観測データを説明した。それらは、光化学系IIにおいてアンテナ系より捕獲した励起エネルギーを反応中心における電荷分離状態形成により固定する過程、その状態からときたま電荷再結合してスピン三重項状態ができる過程、およびその三重項状態は活性酸素を発生させ有害なので、その状態を速やかに除去する過程である。

研究成果

• [雑誌論文] Unified expression for the rate constant of the bridged electron transfer derived by renormalization (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, H.Sumi
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 131 ページ: 134101-134114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential or superexchange mechanism in bridged electron transfer distinguished by dynamics at a bridging molecule (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, T.Kikuchi, K.Mukai, H.Sumi
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 11 ページ: 5290-5301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marcus parabola and reorganization energies associated with redox change electron-transfer proteins, detected by V-I characteristics of STM currents (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Sumi, Y.Hori, K.Mukai
  • 雑誌名: J.Electroanalyt.Chem. 592 ページ: 46-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] The importance of a hot-sequential mechanism in triplet-state formation by charge recombination in reaction centers of bacterial photosynthesis (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, K.Mukai, H.Sumi
  • 雑誌名: Chem.Phys. 326 ページ: 221-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single chlorophyll in each of the core antenna CP43 and CP47 transferring excitation energies to the reaction center in Photosystem II of photosynthesis (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, T.Kikuchi, M.Nakayama, K.Mukai, H.Sumi
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.A : Chem. 178 ページ: 271-280
  • 査読あり
• [学会発表] 光化学系II反応中心におけるQ_A^-ラジカルアニオンによる励起三重項消去機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 向井宏一郎、斉藤圭亮、住斉、野口巧
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] 紅色光合成細菌および高等植物の反応中心の吸収ピークの温度変化の理論 (2007)
  • 著者名/発表者名: 向井宏一郎、斉藤圭亮、住斉
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-22
• [学会発表] 光合成光化学系IIにおいて蛋白質ゆらぎはP680^+を還元するプロトン共役電子移動で重要な役割を演ずる (2007)
  • 著者名/発表者名: 斉藤圭亮、向井宏一郎、住斉
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-22
• [学会発表] Proton-coupled electron transfer in the reduction of P680^+ in the photosystem II (2007)
  • 著者名/発表者名: 向井宏一郎、斉藤圭亮、住斉
  • 学会等名: Intern.Conf.Solar Energy and Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: London
  • 年月日: 2007-07-20
• [図書] Photosynthesis, Energy from the Sun(Mechanism of spin-triplet-state formation on the accessory chlorophyll in the reaction center of photosystem II)(edited by J.F.Allen, E.Gantt and J.H.Golbeck) (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, K.Mukai, H.Sumi
  • 総ページ数: 177-181
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Photosynthesis, Energy from the Sun(A model for temperature-dependent peak shift of the bacterial-reaction-center absorption)(edited by J.F.Allen, E.Gantt and J.H.Golbeck) (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Mukai, K.Saito, H.Sumi
  • 総ページ数: 149-152
  • 出版者: Springer-Verlag