综述：利用高频电子顺磁共振（EPR）光谱研究光系统I中的电子传递——纪念Klaus M?bius教授（1936-2024）

本文推荐：这篇综述系统总结了Klaus M?bius教授团队利用高频EPR技术揭示光系统I（PSI）中电子传递机制的重要成果，包括（bacterio）chlorophyll-醌电荷分离动力学、A分支主导的电子传递路径、海藻糖（trehalose）对蛋白质构象 mobility的限制作用及其对电子传递速率的影响，为理解光合作用反应中心（RC）的氢键网络调控机制提供了关键实验依据。

　　

Abstract

柏林自由大学Klaus M?bius教授作为高频电子顺磁共振（high-frequency EPR）光谱技术的开拓者，在光合作用反应中心（RC）的电荷传递机制研究领域取得里程碑式突破。其团队建立的独特实验装置实现了三大核心发现：

电子传递路径的实证

通过电子自旋回波包络调制（ESEEM）技术精确测定电荷间距，首次证实植物光系统I（PSI）中电子主要沿辅因子A分支传递。该技术成功捕获了（bacterio）chlorophyll二聚体P₇₀₀⁺与醌A₁^-间的电子转移动力学，揭示了反向电子传递（P₇₀₀⁺还原/A₁^-再氧化）的微观过程。

海藻糖的生物保护效应

研究发现双糖trehalose通过限制蛋白质亚基构象 mobility，显著延缓PSI复合体中正反向电子传递速率。在玻璃态海藻糖基质中干燥的PSI能在室温下长期保持功能活性，这种可逆脱水休眠（anhydrobiosis）现象为生物保护机制研究提供了新模型。

氢键网络的调控作用

与Venturoli教授团队合作证实，蛋白质氢键网络动态变化是影响RC电子传递效率的关键因素。该发现为人工模拟光合作用能量转换系统提供了重要理论依据，相关技术体系已成为研究生物能量转换机制的标椎范式。