光化学系II
光合成水分解(または酸素発生)は、大気中のほぼすべての酸素の供給源であるため、地球上で最も重要な反応の1つである。さらに人工光合成水分解は、代替エネルギー源としての太陽光の有効な利用に貢献する可能性を持つ。
水の酸化のメカニズムはまだ完全には解明されていないが、細かいことは多く分かっている。水が分子の酸素に酸化するには、2つの水分子から4つの電子と4つのプロトンを抽出する必要がある。1つのPSII内で酸素発生複合体(OEC)の循環反応を通じて酸素が放出されるという実験的証拠は、Pierre Joliotらにより提供された。彼らは、暗順応した光合成物質(高等植物、藻類、シアノバクテリア)が一連の単一ターンオーバーフラッシュにさらされると、3番目と7番目のフラッシュで最大、1番目と5番目のフラッシュで最小という典型的な周期4の減衰振動で酸素発生が検出されることを示した(レビューは注参照)。この実験に基づいて、Bessel Kokと共同研究者は、OECの4つの酸化還元状態を記述するいわゆる「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た。4つの酸化当量が(S4状態で)保存されると、OECは基礎となるS0状態に戻る。光がない場合、OECはS1状態に「緩和」する。S1状態はしばしば「暗安定」であると説明される。S1状態はMn, Mn, Mn, Mnの酸化状態のマンガンイオンで構成されると主に考えられている。最終的に中間S状態は、JablonskyとLazarにより規制メカニズムとして提案され、S状態とチロシンZの間をつなぐ。
2012年、Rengerは水分子が水分解中にさまざまなS状態の典型的な酸化物に変化するという考えを発表した。