Theoretical Consideration of the Use of a Langmuir Adsorption Isotherm To Describe the Effect of Light Intensity on Electron Transfer in Photosystem II
Notice bibliographique
Résumé
Electron transport through photosystem II (PSII), measured as oxygen evolution, was investigated in isolated PSII particles and thylakoid membranes irradiated with white light of intensities (I) of 20 to about 4000 micromol of photons/(m2.s). In steady-state conditions, the evolution of oxygen varies with I according to the hyperbolic expression OEth = OEth(max)I/(L1/2 + I) (eq i) where OEth is the theoretical oxygen evolution, OEth(max) is the maximum oxygen evolution, and L1/2 is the light intensity giving OEth(max)/2. In this work, the mathematical derivation of this relationship was performed by using the Langmuir adsorption isotherm and assuming that the photon interaction with the chlorophyll (Chl) in the PSII reaction center is a heterogeneous reaction in which the light is represented as a stream of particles instead of an electromagnetic wave (see discussion in Turro, N. J. Modern Molecular Photochemistry; University Science Books: Mill Valley, CA, 1991). In accordance with this approximation, the Chl molecules (P680) were taken as the adsorption surfaces (or heterogeneous catalysts), and the incident (or exciting) photons as the substrate, or the reagent. Using these notions, we demonstrated that eq i (Langmuir equation) is a reliable interpretation of the photon-P680 interaction and the subsequent electron transfer from the excited state P680, i.e., P680*, to the oxidized pheophytin (Phe), then from Phe- to the primary quinone QA. First, eq i contains specific functional and structural information that is apparent in the definition of OEth(max) as a measure of the maximal number of PSII reaction centers open for photochemistry, and L1/2 as the equilibrium between the electron transfer from Phe- to QA and the formation of reduced Phe in the PSII reaction center by electrons in provenance from P680*. Second, a physiological control mechanism in eq i is proved by the observation that the magnitudes of OEth(max) and L1/2 are affected differently by exogenous PSII stimulators of oxygen evolution (Fragata, M.; Dudekula, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14707). Finally, an unexpected new concept, implicit in eq i, is the consideration of the photon as the substrate in the photochemical reactions taking place in the PSII reaction center. We conclude that the Langmuir equation (eq i) is a novel mathematical formulation of energy and electron transfer in photosystem II.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
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