光合蛋白复合物分裂水的图像

  • 时间:
  • 浏览:68
  • 来源:天禧娱乐-天禧娱乐app-天禧娱乐官网

  在“自然”杂志上发表的一篇新文章中,国际研究小组展示了光系统II的高分辨率图像,这是一种在光合作用过程中将水分解为氢离子和氧的蛋白质复合物。这些图像将有助于研究人员更好地理解这种复杂的机制,可能为开发廉价高效的太阳能燃料设备打开大门。

  当地球形成时,大气中富含二氧化碳,并且不存在游离氧分子。与现今微生物相比,早期生命形式最初通过“吃”富含能量的小分子满足了它们的能量需求。随后,一些人“发现”如何收获太阳能并将其储存在富含能量的分子中,例如糖类,但直到这些早期生命形式才能从水分子中提取电子和质子,才能使进化发生巨大变化并促进发展。我们所知道的生活。由于水和太阳能的丰富,这种生物多样性的巨大爆炸是可能的。副产物氧反过来使复杂动物在大气中积累后进化。

  自Bessel Kok确定光系统II中的生物水氧化涉及催化剂的五步反应循环至今已有近50年,该催化剂在快速协同反应中进行水氧化之前累积四个氧化当量。尽管近年来已经获得了光系统II的暗稳态的高分辨率结构,但是在五步反应循环期间发生的结构变化仍然很大程度上未知。

  利用美国斯坦福附近的X射线自由电子激光器提供的超短(飞秒)X射线激光脉冲,国际研究团队现已设法获得光系统II的高分辨率图像及其卓越的水分解催化剂反应循环的四个稳定状态,以及一些稳定状态之间的反应步骤的快照。瑞典乌普萨拉大学?ngstr?m实验室化学系分子生物计量学主席Johannes Messinger的研究小组是该小组的成员。

  “我现在已经工作了30年,以了解光合作用中水氧化的机理。这个结果是梦想成真!这些新图像将有助于在以前认为不可能的细节水平上理解这种复杂的反应,”Johannes Messinger说。

  研究人员希望了解光系统II如何激活廉价和丰富的金属离子钙和锰,形成迄今为止最好的水氧化催化剂之一,这将使化学家们也能这样做。这将为开发便宜且高效的太阳能燃料装置打开大门,该太阳能燃料装置将太阳能储存在通过二氧化碳或氮气还原获得的分子氢或其他太阳能燃料的键中。

  “太阳能燃料不含碳或碳中性。除了电池之外,还需要它们将现有的基于化石燃料的能源系统转变为可再生能源经济。如果人们意识到世界范围内的太阳能燃料,那么对太阳能燃料的需求是显而易见的。目前能源消耗的百分比是以燃料为基础的。即使在瑞典,超过50%的能源以燃料形式使用,只有34%用作电力,“Johannes Messinger说。

猜你喜欢