光系统 II 的太阳能转化：原理与结构

光系统 II (PSII) 介导的光合水氧化是一个极其引人注目的过程，因为它不仅维系着地球上的生命，还为可再生能源应用所需的可扩展人工合成催化剂提供了蓝图。对这一过程的生物物理学、计算生物学和结构生物学描述始于 50 多年前，并在过去二十年中取得了巨大进展；目前不仅获得了 PSII 暗稳定态的高分辨率晶体结构，还获得了所有半稳定反应中间体乃至某些瞬态的高分辨率晶体结构。在此，我们总结了当前关于 PSII 的知识，重点阐述指导 PSII 中光能转化为化学能的基本原理，并展示实现这些反应的分子结构。本文还强调了关于生物水氧化机制的关键待解问题，并在分子水平上描述了这一基本反应的一条可能通路。