Ученые разгадать тайну фотосинтеза

Растения используют энергию солнца в течение сотен миллионов лет.

Водоросли и фотосинтезирующие бактерии делают то же самое для даже дольше, все с исключительной эффективностью и отказоустойчивостью.

Неудивительно, что ученые давно пытались понять, как именно они это делают, надеясь использовать эти знания для улучшения техногенных устройств, таких как солнечные батареи и датчики.

Ученые из Департамента энергетики США (МЭ США) Аргоннской национальной лаборатории, работая в тесном сотрудничестве с коллегами из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, недавно решена важная часть этой вековой загадкой, возвращается в первоначальный, сверхбыстрые события, благодаря которым фотосинтетических белков улавливать свет и использовать его, чтобы начать серию реакций передачи электронов.

«Для того, чтобы понять, как биология топливом все ее укоренившимся деятельности, вы должны понимать переноса электронов», — сказал Аргон биофизик Филипп Лайбле. «Движение электронов имеет решающее значение: это как работа осуществляется внутри клетки.»

В фотосинтезирующих организмах, эти процессы начинаются с поглощения фотона света на пигменты локализованы в белках.

Каждый фотон разгоняет электроны через мембрану, расположенную внутри специализированных отделений внутри клетки.

«Разделение заряда через мембрану-и стабилизации его … является критическим, поскольку оно генерирует энергию, которая питает рост клеток», — сказал Аргон биохимик Дебора Хэнсон.

Аргонском и Вашингтоне исследовательской группы университета получили ценную информацию о начальных этапов этого процесса: путешествие электрона.

Почти 35 лет назад, когда первая структура этих типов комплексов был открыт, ученые были удивлены, обнаружив, что после того, как поглощение света, процессы переноса электронов сталкиваются с дилеммой: существует два возможных пути для электрона в путешествие.

В природе, растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий используют только одну из них-и ученые понятия не имел, почему.

То, что они знали, что движение электрона через мембрану — эффективного сбора энергии фотона — требуется несколько шагов.

Аргоннская и Вашингтоне ученые университета удалось мешать друг один из них, чтобы изменить траекторию электрона.

«Мы были по этому маршруту в течение более трех десятилетий, и это является огромным достижением, которое открывает много возможностей», — сказал Дьюи Холтен, химик из Университета Вашингтона.

Ученых недавней статье «переключение сторон — реструктуризируют первичное разделение зарядов в бактериальных фотосинтетических реакционных центра», опубликованные в Трудах Национальной академии наук, показывает, как они обнаружили, что модифицированная версия этого белкового комплекса, которые перешли на использование путей, что позволяет, что был не активен при отключении другой.

«Примечательно, что нам удалось переключить направление первичного переноса электрона», — сказала Кристин Kirmaier, Вашингтон химик университета и руководитель проекта. «В природе, электрон выбрал один путь 100 процентов времени. Но благодаря нашим усилиям, мы смогли сделать электрона переключиться на альтернативный путь в 90 процентах случаев. Эти открытия создают волнующие вопросы для будущих исследований».

В результате их усилий, ученые сейчас ближе, чем когда-либо, чтобы быть в состоянии проектировать системы переноса электронов, в которых они могут отправить электрона вниз путь по своему выбору.

«Это важно, потому что мы получаем возможность использовать потоки энергии, чтобы понять принципы дизайна, которые приведут к новым приложениям абиотических систем», — сказал Лайбле. «Это позволит нам значительно повысить эффективность многих солнечных батареях устройств, потенциально делая их гораздо меньше. У нас есть огромные возможности здесь открываются совершенно новые дисциплины, света управляемых биохимических реакций, которые не были предусмотрены природой. Если мы можем сделать это, это круто».

сделать разницу: спонсорские возможности