複合体の構造 シアノバクテリア光化学系II、モノマー、PDB 2AXT。 光化学系IIの模式図。電子伝達の過程を強調して示している。 PSII のコアは、2 つの相同タンパク質 D1 と D2 の擬似対称ヘテロ二量体で構成されています。[ 3 ] 光化学系 の反応中心とは異なり、完全な PSII では電荷は主に 1 つのクロロフィル中心 (70〜80%) に局在しています。[ 4 ] + は高い酸化力を持ち、水の分解に関与することができます。[ 3 ]
光化学系II（シアノバクテリア と緑色植物のもの）は、生物種によって異なるものの、約20個のサブユニットとその他の補助的な光捕集タンパク質から構成されています。各光化学系IIには、少なくとも99個の補因子が含まれています。35個のクロロフィルa、12個のβ-カロテン 、2個のフェオフィチン 、 2個のプラストキノン 、2個のヘム 、1個の重炭酸イオン、20個の脂質、Mn4 5つの Fe2 + および2つの推定Ca2 + モノマーあたりイオン。[ 5 ] [ 6 ] 、PDB : 3WU2 、 PDB: 3BZ1 、 PDB: 3BZ2 （ 3BZ1 と3BZ2は光化学系II二量体のモノマー構造）、[ 5 ] PDB : 2AXT 、PDB : 1S5L 、PDB : 1W5C 、PDB : 1ILX 、PDB : 1FE1 、PDB : 1IZLである 。
マンガンセンターの提案構造 酸素発生複合体は、水の酸化反応の場である。これは、4つのマンガンイオン（酸化状態は+3から+4まで）[ 7 ]
酸素発生複合体の最初の構造モデルは、2001年に凍結タンパク質結晶からのX線結晶構造解析によって3.8 Åの分解能で解明された。 [ 8 ] Å まで向上した。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] これらの構造を得ること自体は大きな成果であったが、酸素発生複合体の全体像を完全に示すものではなかった。2011年、PSIIのOECは1.9 Åのレベルで解明され、5つの金属原子を連結するオキソ架橋として機能する5つの酸素原子と、 Mn に結合した4つの水分子が明らかになった。4 5 [ 12 ] この段階では、 X 線結晶構造解析 によって得られた構造は偏っていることが示唆されている。これは、使用された高強度X 線 、観測された OEC 構造が変化するという証拠があるためである。このため、研究者たちは結晶をSLAC などのX 線自由電子レーザー 。2014 年に、2011 年に観測された構造が確認された。 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
水の分解 水分解プロセス：電子輸送と制御。第1レベル（A ）はS状態サイクルの元のKokモデルを示し、第2レベル（B ）は電子輸送（S状態の進行）と中間S状態（[YzSn]、n=0、1、2、3）形成の緩和プロセスとの間のリンクを示しています。 光合成による水の分解（または酸素発生 ）は、地球上で最も重要な反応の一つであり、大気中の酸素のほぼすべての発生源となっている。さらに、人工的な光合成による水の分解は、太陽光を代替エネルギー源として効果的に利用することに貢献する可能性がある。
水の酸化のメカニズムはかなり詳細に理解されている。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] S 状態 の 5 つのフラッシュ誘起遷移のサイクルを導入し、OEC の 4 つの酸化還元状態を記述しました。4 つの酸化当量が蓄積されると (S 4 状態)、OEC は基本 S 0 状態に戻ります。光がない場合、OEC は S 1 状態に「緩和」します。S 1 状態はしばしば「暗安定」であると説明されます。S 1状態は、主に Mn 3+ 、 Mn 3+ 、 Mn 4+ 、 Mn 4+ の酸化状態のマンガンイオンから構成されていると考えられています。[ 22 ] 中間 S 状態 [ 23 ]
2012年、レンガーは、水の分解中に水分子がさまざまなS状態の典型的な酸化物に内部変化するという考えを表明した。[ 24 ]
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