水的光解(water photolysis)是希尔（R.Hill）于1937年发现的。他将离体的叶绿体加到具有氢受体(A)的水溶液中，照光后即发生水的分解而放出氧气。

2H₂O + 2A ───→ 2AH₂ + O₂

    此反应称为希尔反应(Hill reaction)。氢的接受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant)，如2,6-二氯酚靛酚、苯醌、NADP⁺、NAD⁺等。是希尔第一个用离体叶绿体作试验，把光合作用的研究深入到细胞器的水平。

    水的光解反应是植物光合作用重要的反应之一，其机理尚不完全清楚。但已查明，在类囊体腔一侧有3条外周多肽，其中一条33kD的多肽为锰稳定蛋白（manganese stablizing protein,MSP），它们与Mn、Ca²⁺、Cl^-起参与氧的释放，称为放氧复合体（oxygen-evolving complex，OEC）。而且对于水是如何通过OEC给出电子的问题目前已有部分答案。

    在1969年，法国的学者P.Joliot给已经暗适应的叶绿体极快的闪光处理，发现闪光后放氧量是不均等的，是以4为周期呈现振荡。第一次闪光后无O₂产生，第二次闪光释放少量O₂，第三次闪光放O₂最多，第四次闪光放O₂次之。然后每四次闪光出现一次放氧高峰。

    已知每释放1个O₂，需要氧化2分子水，并移去4个e，同时形成4个H⁺，而闪光恰巧以4为周期。Kok等（1970）据此提出了H2O氧化机制的模型：放氧复合体（OEC）在每次闪光后可以积累一个正电荷，直至积累4个正电荷，才一次用于2个H2O的氧化。该图中不同状态的S代表了OEC中不同氧化状态的放氧复合体（含锰蛋白），含有4个Mn,包括Mn2+、Mn3+和Mn⁴⁺。按照氧化程度从低到高的顺序，将不同状态的含锰蛋白分别称为S0、S1、S2、S3和S4。即S0不带电荷，S1带1个正电荷，依次到S4带有4个正电荷。每一次闪光将S状态向前推进一步，直至S4。然后，S4从2个H₂O中获取4个e，并回到S0。此模型称为水氧化钟(water oxidizing clock)或Kok钟(Kok clock)。这个模型还认为，S0和S1是稳定状态，S2和S3可在暗中退回到S1，S4不稳定。这样在叶绿体暗适应后，有3/4的含锰蛋白处于S1，1/4处于S0，因此最大放氧量出现在第三次闪光后。

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