Naukowcy zauważają, że nieuchwytny brakujący krok w końcowej fazie fotosyntezy

Naukowcy z SLAC National Accelerator Laboratory i Lawrence Berkeley National Laboratory (wraz ze współpracownikami ze Szwecji, Niemiec i Wielkiej Brytanii) rzucić nowe światło W ostatnim etapie fotosyntezy. Zaobserwowali szczegółowo atomowo, jak Photosystem II, kompleks białkowy występujący w roślinach, przechodzi transformację, która powoduje utratę dodatkowego atomu tlenu. Naukowcy są przekonani, że odkrycia pomogą opracować plan poprawy źródeł czystej energii. „To naprawdę zmieni sposób, w jaki myślimy o Systemie Drugim” – powiedział Uwe Bergmann, naukowiec i profesor z University of Wisconsin-Madison, który jest współautorem artykułu.

Naukowcy wykonali „zdjęcia o bardzo wysokiej rozdzielczości” różnych etapów procesu (w temperaturze pokojowej), dając im nowy wgląd w to, jak i gdzie powstaje tlen. Baseball może zaoferować prostą (choć nieco wymuszoną) metaforę ilustrującą ten proces. „Centrum przechodzi przez cztery stabilne stopnie utlenienia, określone jako od S0 do S3, gdy jest wystawione na działanie promieni słonecznych” – wyjaśnia SLAC. „Na boisku baseballowym S0 będzie inicjatorem gry, gdy gracz w domu jest gotowy do uderzenia. S1-S3 będzie pierwszym, drugim i trzecim graczem.” Opierając się na tej metaforze, pałkarz kontaktujący się z biegaczami do przodu wskazuje, że pałkarz pochłania foton światła słonecznego. „Kiedy czwarta piłka zostanie uderzona, gracz wślizguje się do domu, zdobywając bieg lub, w przypadku drugiego systemu obrazu, uwalniając jedną cząsteczkę tlenu do oddychania”. To ostatni etap (S4, między trzecią bazą a ruchomym domem w naszej metaforze), który po raz pierwszy przedstawili, gdzie dwa atomy tlenu łączą się, uwalniając cząsteczkę tlenu, ujawniając dodatkowe kroki, których wcześniej nie widzieliśmy.

Poniższy film pokazuje proces i odkrycia zespołu.

„Większość procesów, które wytwarzają respirabilny tlen, zachodzi na tym ostatnim etapie” – powiedział Vital Yachandra, naukowiec z Berkeley Lab i współautor artykułu. Opublikowany w Natura. „Ale w różnych częściach systemu drugiego obrazu dzieje się wiele rzeczy i wszystkie muszą w końcu się połączyć, aby reakcja była skuteczna. Podobnie jak w baseballu, czynniki takie jak pozycja piłki i pozycja bazowego i polowi wpływają na ruchy, które gracz wykonuje, aby dotrzeć do bazy domowej, środowisko białka wokół centrum katalitycznego wpływa na przebieg tej interakcji.

Naukowcy spodziewają się ulepszyć zdjęcia rentgenowskie jeszcze w tym roku, aby rzucić więcej światła na ten proces. Będzie używał częstotliwości powtarzania 1 miliona uderzeń na sekundę, w porównaniu ze 120 uderzeniami na sekundę używanymi w tym eksperymencie. „Dzięki tym ulepszeniom będziemy w stanie zebrać dane z kilku dni w ciągu zaledwie kilku godzin” – powiedział Bergman. „Będziemy również w stanie wykorzystać miękkie promieniowanie rentgenowskie, aby lepiej zrozumieć zmiany chemiczne zachodzące w systemie. Te nowe możliwości będą nadal napędzać te badania i rzucić nowe światło na proces fotosyntezy.”

Zespół wierzy, że odkrycia pomogą im „opracować sztuczne systemy fotosyntezy, które naśladują fotosyntezę w celu pozyskiwania naturalnego światła słonecznego w celu przekształcenia dwutlenku węgla w wodór i paliwa węglowe”. Jean Kern, współautor i inny naukowiec z Berkley Lab, powiedział: „Im więcej wiemy o tym, jak to robi natura, tym bardziej zbliżamy się do wykorzystania tych zasad w procesach wywołanych przez człowieka, w tym idei sztucznej fotosyntezy jako czystej i zrównoważonej energii źródło.”

Wszystkie produkty polecane przez Engadget są wybierane przez nasz zespół redakcyjny, niezależnie od firmy macierzystej. Niektóre z naszych historii zawierają linki partnerskie. Jeśli kupisz coś za pośrednictwem jednego z tych linków, możemy otrzymać prowizję partnerską. Wszystkie ceny są aktualne w momencie publikacji.