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광합성 산소 배출중심에 대한 Fourier Transform 적외선 분광분석

전문가 제언: ○ 최근의 X-선 결정학적 연구결과에 의하면 호열성 cyanobacteria의 광합성계 II의 중심 착체의 산소발생 중심(OEC)이 있는데 여러 종류의 아미노산과 착체를 형성하고 있는 Mn4Ca 클러스터로 구성되어 있음이 밝혀졌다. 그러나 해상도가 비교적 낮고 방사선에 의한 Mn 클러스터에 손상이 있을 가능성이 제기되어 OEC의 상세한 구조는 아직 해명된 단계에 있지 못하다.

○ 수소원자를 검출하지 못하는 X-선 결정학으로는 수소를 방출하면서 2개의 물 분자가 4개의 전자에 의해 산화되는 OEC의 산소 방출기구에 대한 해명을 기대하기란 어렵다. 더욱이 광에 의해 산소를 방출하는 반응 사이클(S-상태 사이클)에 S상태라고 불리는 준안정한 중간체의 구조를 생리적 조건에서 X-선법의 적용은 불가능하다.

○ FTIR 분광분석은 분자내의 원자의 진동을 조사하는 분광분석법 중의 하나로 분자의 진동수를 파악하여 화학결합의 조합으로 분자구조를 파악한다. 그러므로 FTIR은 화학결합의 존재 여부, 결합의 세기와 상호작용에 대한 정보를 제공하는데 특히 양성자화와 탈양성자화, 수소결합에 의한 작용 등의 해석에 독보적인 위치를 차지하고 있다.

○ FTIR과 마찬가지로 공명 라만(resonace Raman) 분광분석도 분자의 활성부위의 진동을 검출하나 여기 파장에서 전자천이와 커플링된 보조인자의 진동을 검출하지만 공명 라만 분석법은 PSII에 포함되어 있는 클로로필이나 카르테노이드 분자의 강한 라만산란의 방해로 이의 사용이 어렵다.

○ OEC의 FTIR 분석은 1992년 최초로 광합성기관 PSII 시료에 대한 섬광조사로 일어나는 천이현상을 차스펙트럼으로 해석하면서 발전했으며 그 이후 이 분야에 많은 연구결과가 축적되었다. 본고는 그 이후 섬광 여기된 광합성기구 PSII의 반응기구에 관련된 연구동향을 개관하고 있는데 화석에너지가 고갈되어 가는 오늘 이 시점에서 인공광합성 장치의 개발에 기초 자료를 제공하는 본고의 자료적 가치는 매우 높은 것으로 사료된다.

저자: Takumi Noguchi
자료유형: 학술정보