Rhodopseudomena viridis细菌光合作用反应中心质体醌QA与泛醌QB间电子转移耦合质子转移机理的理论研究

用量子化学B3LYP/6-31G(d)方法, 对Rhodopseudomena viridis细菌光合反应中心质体醌QA(MQ1)与泛醌QB(UQ1)间的电子转移耦合质子转移(PT-ET)机理进行了研究. 对反应(1)之后的Gibbs自由能变化进行了计算. 结果表明,(1) 按照各反应的数值, 在无耦合质子转移的情况下,UQ1不可能由MQ-1连续接受两个电子.由于ΔG02b0, ΔG03b0和ΔG04b0, 相应的PT-ET反应将依序沿(2b)、(3b)及(4b)进行.(2) 在气相情况下, 由于周围的氨基酸残基或水分子转移到UQ1的第一个及第二个质子(H+(1)和H+(2))将先后分别与UQ1的No.7和No.8氧原子结合;在蛋白环境情况下(SCRF方法,ε=4.0),质子耦合的顺序正相反, 但H+(1)和H+(2)与UQ-1结合的能量传递差很小.在气相及SCRF模拟环境中, 相同反应间的ΔG0无显著差别.(3)MQ-1间UQ-1的PT-ET反应如下:MQ1-+UQ1→MQ1+UQ1-(1)UQ1- (O(7))+H+(HisL190)→UQ1H(2b) (Gas)or UQ1- (O(8))+H+(H2O)→UQ1H(2b') (SCRF)or UQ1- (O(8))+H+ (ArgL217)→UQ1H(2b') (SCRF)MQ1-+UQ1H→MQ1+UQ1H-(3b) (Gas)MQ1-+UQ1H→MQ1+UQ1H-(3b') (SCRF)UQ1H-+H+(H2O)→UQ1H2(4b) (Gas)or UQ1H-+H+ (ArgL217)→UQ1H2(4b) (Gas)or UQ1H-+H+ (HisL190)→UQ1H2(4b') (SCRF)

Theoretical Studies on the Mechanism of the Proton-transfer-coupled Electron Transfer Reactions Between Menaquinone QA and Ubiquinone QB in the Bacterial Photosynthetic Reaction Center of Rhodopseudomona viridis