Ученые отмечают неуловимый пропущенный шаг в заключительной стадии фотосинтеза

Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (совместно с сотрудниками из Швеции, Германии и Великобритании) пролить новый свет На последней стадии фотосинтеза. Они наблюдали в атомарных деталях, как фотосистема II, белковый комплекс растений, претерпевает трансформацию, которая приводит к потере дополнительного атома кислорода. Ученые считают, что открытие поможет создать дорожную карту для улучшения экологически чистых источников энергии. «Это действительно изменит наше представление о Системе Два», — сказал Уве Бергманн, ученый и профессор Университета Висконсин-Мэдисон, соавтор статьи.

Исследователи сделали «изображения со сверхвысоким разрешением» различных стадий процесса (при комнатной температуре), что дало им новое представление о том, как и где именно производится кислород. Бейсбол может предложить простую (хотя и несколько натянутую) метафору для иллюстрации процесса. «Центр проходит четыре стабильных состояния окисления, определяемых от S0 до S3, при воздействии солнечного света», — объясняет SLAC. «На бейсбольном поле S0 будет начинать игру, когда игрок дома будет готов бить битой. S1-S3 будут игроками на первом, втором и третьем месте». Основываясь на этой метафоре, тесто, контактирующее с бегущими впереди, указывает на то, что тесто поглощает фотон солнечного света. «При ударе по четвертому мячу игрок соскальзывает домой, засчитывая пробежку или, в случае системы со вторым изображением, высвобождая одну молекулу пригодного для дыхания кислорода». Это последняя стадия (S4, между третьей базой и домом скольжения в нашей метафоре), которую они впервые изобразили, когда два атома кислорода соединяются, чтобы высвободить молекулу кислорода, открывая дополнительные шаги, которых мы не видели раньше.

Видео ниже демонстрирует процесс и открытия команды.

«Большая часть процесса, который производит вдыхаемый кислород, происходит на этом последнем этапе», — сказал Витал Ячандра, ученый из лаборатории Беркли и соавтор статьи. Опубликовано в природа. «Но в разных частях системы второго изображения происходит много вещей, и все они должны в конечном итоге сойтись воедино, чтобы реакция была успешной. Как и в бейсболе, такие факторы, как положение мяча и положение игроков с низов и полевые игроки влияют на движения, которые игрок предпринимает для достижения цели. На исходной базе среда белка вокруг каталитического центра влияет на то, как происходит это взаимодействие».

Исследователи планируют обновить рентгеновские снимки в конце этого года, чтобы пролить больше света на этот процесс. Он будет использовать частоту повторения 1 миллион ударов в секунду, по сравнению со 120 ударами в секунду, используемыми в этом эксперименте. «Благодаря этим обновлениям мы сможем собирать данные за несколько дней всего за несколько часов», — сказал Бергман. «Мы также сможем использовать мягкое рентгеновское излучение, чтобы лучше понять химические изменения, происходящие в системе. Этот новый потенциал будет продолжать продвигать наши исследования и проливать новый свет на процесс фотосинтеза».

Команда считает, что результаты помогут им «разработать искусственные фотосинтетические системы, которые имитируют фотосинтез для сбора естественного солнечного света для преобразования углекислого газа в водород и топливо на основе углерода». Джин Керн, соавтор и еще один ученый из лаборатории Беркли, сказала: «Чем больше мы узнаем о том, как природа делает это, тем ближе мы подходим к использованию этих принципов в антропогенных процессах, включая идеи искусственного фотосинтеза как чистой и устойчивой энергии». источник.»

Все продукты, рекомендованные Engadget, выбираются нашей редакцией независимо от материнской компании. Некоторые из наших историй содержат партнерские ссылки. Если вы покупаете что-то по одной из этих ссылок, мы можем получить партнерскую комиссию. Все цены актуальны на момент публикации.