葉綠素的密度泛函研究.pdf

1、光合作用是地球上最重要的有機合成反應。光合作用吸收能量的速率非常大，大概是1015瓦，這幾乎是人類所用能量總功率的6倍。有了光合作用，地球上的生物才得以進化，人類文明才得以延續(xù)。因為光合作用如此重要，光合作用機制已經(jīng)成為許多實驗和理論工作的焦點。研究光合作用，對于基礎理論和新技術的發(fā)展都有著重要的意義。
　　 在發(fā)現(xiàn)紫色嗜酸光合細菌Acidiphilium rubrum之前，人們一直以為光合生物中只有含鎂的葉綠素和細菌葉綠素。這

2、種細菌中只有少量的鎂細菌葉綠素a(Mg-BCh1 a)，它用一種像細菌葉綠素a的色素來作為主要色素，但這種葉綠素的中心金屬是鋅原子。我們稱這種含有鋅的色素為鋅細菌葉綠素(Zn-BCh1 a)。自從發(fā)現(xiàn)這種特殊的葉綠素后，人們對其進行了大量的實驗和理論研究。雖然鋅的原子質量比鎂的大兩倍多，但Zn2+和Mg2+離子半徑分別為0.88A和0.86A，兩者非常相似。因此Mg-BCh1 a和Zn-BCh1 a有著非常相似的但又細微差別的分子性質。

3、
　　 本文采用密度泛函理論方法。首先，分析了不同氨基酸殘基對Mg-BCh1 a和Zn-BCh1a吸收光譜和氧化還原勢等性質的影響。然后，研究了鋅葉綠素在不同溶劑分子中配位情況。最后，從氧化還原勢的變化上解釋了葉綠素在金屬原子選擇方面的特殊性。
　　 通過研究我們得出，當谷氨酸與細菌葉綠素配位時，細菌葉綠素會是一個很好的電子給體。Mg-BCh1 a和Zn-BCh1 a的吸收光譜非常相似，這也是鋅葉綠素可以作為光合色素的重