Meglepetés a fotoszintézis kutatók számára

A növények a fényenergiát a várttól eltérően fordítják

A 2. fotós rendszer belsejében: A könnyű kvantum leütése után három elektronátviteli lépés megkülönböztethető az alsó pikoszekundum tartományban. A gerjesztő energia továbbvitele a perifériás klorofil-antennáktól (CP43 és CP47) a reakcióközpontba (csapda) még gyorsabb. © Ruhr-University Bochum
felolvasta

A fotoszintézis első lépései eltérnek a korábban gondoltaktól. Ahogy a tudósok rájöttek, a korábban tankönyvvel ellentétben a korábban "nem várt" klorofill-molekula nagy szerepet játszik. A kutatók az eredményekről a híres amerikai folyóiratban, a „Proceedings of the National Academy of Sciences” című folyóiratban számolnak be.

{1l}

A Nanomachine hasítja a vizet

Mi történik, amikor a napfény eléri a növényt? Milyen folyamatok vannak a fényenergia átalakításában molekuláris szinten, és mit lehet megtanulni ebből a természetes folyamatok nagy hatékonyságának jövedelmező megismételéséhez? Ezt a kérdést a Dr. med. Matthias Rögner, a Max Planck Bioorganikus Kémiai Intézet munkatársaival együttműködve, prof. Dr. med. Alfred Holzwarth, akinek a munkacsoportja azon kevésnek egyike, akik képesek időben feloldani az ilyen folyamatokat. A mérésekhez a rendkívül érzékeny berendezések mellett nagy mennyiségű rendkívül tiszta fehérjét is igényelnek, ebben az esetben a 2. fotórendszert (PS2). A PS2 végzi a fotoszintézis központi folyamatát, a fény által indukált víz hasítását.

A Bochum kutatói izolálták a fehérjét a cianobaktériumoktól, a legegyszerűbb "modellnövényektől". "Noha a PS2 háromdimenziós szerkezete, úgynevezett" terv "már évek óta ismert, ennek a" nanomotornak "a molekuláris tartományban játszott szerepe, amely elsősorban spektroszkópos elemzéssel oldható meg, továbbra is ellentmondásos" - magyarázza Rögner prof. A közelmúltban megjelent Bochum és Mülheim Kutatószövetség jelentősen hozzájárulhat e folyamatok megértéséhez, és a szó legmegfelelőbb értelmében új fényben jelenítheti meg őket.

Klorofill, amelynek senki sem volt a számlán

Lényegében a kutatók két olyan alapvető megállapítást szereztek, amelyek alapvetően helyesbítik a jelenlegi ismereteket: Az első reakció lépést a PS2 központjában egyetlen klorofill végzi, amelyet korábban nem gondoltak benne. "Noha ez nagyon közel van a korábban tényleges reakcióközpontnak tartott klorofilpárokhoz - a fotoszintézises baktériumok reakcióközpontjában szereplő analóg pigmentpárt" speciális párnak "nevezzük, - senki sem" vette be "- mondta Rögner. kijelző

A kutatók először képesek voltak erre kísérleti bizonyítékot szolgáltatni szobahőmérsékleti körülmények között. Következésképpen a tankönyvekben a fotoszintézis ismereteit ebben a tekintetben ki kell javítani, különösen mivel ez olyan elvnek tűnik, amely nyilvánvalóan megjelenik a természetben a másik fényrendszerben, az 1. fotórendszerben, valamint az összes h alkalmazták más növényekre is - magyarázza a biológus.

Ismerje meg a nagy oxidációs teljesítményt

A víz oxigénné és protonokká történő megosztása - azaz a napenergia fotoszintézisben történő tárolásának központi funkciója - a biológiai rendszerek számára ismert legnagyobb oxidációs teljesítményt igényli. A kutatók új eredményei most molekuláris magyarázatot adnak a 2. fotórendszer eddig gyengén megértett oxidációs potenciáljára. Elvileg a monomer klorofill sokkal nagyobb oxidációs képességet képes kifejleszteni, mint a korábban feltételezett speciális pár. klorofill.

Szállítás gyorsabb, mint a gradiens épület

A második központi megállapítás a fény gerjesztésének továbbadására vonatkozik: sokkal gyorsabban megy végbe, mint az első kémiai reakció, azaz egy elektromos gradiens létrehozása a membránon. Minden PS2 nagy antennával rendelkezik, amely számos klorofillből áll, amelyek nagyon hatékonyan rögzítik a fény energiáját, és gyakorlatilag veszteségmentesen továbbadják a viszonylag kevés reakcióközpontú klorofillhez ("csapda"). A fényenergia hatékony felhasználása érdekében fontos megválaszolni azt a kérdést, hogy a két folyamat közül melyik korlátozza a fény gerjesztésének átadását vagy az elektromos gradiens létrehozását? Az elvégzett vizsgálatok egyértelműen azt mutatják, hogy az antennákból a központba történő energiaátvitel gyorsabb, így nem korlátozó lépés.

Új kép a fotoszintézisről

Összességében ezek az eredmények új képet nyújtanak a fotoszintézis elsődleges folyamatairól. Minden bizonnyal hatással lesz az úgynevezett biomimetikus folyamatokra, amelyekkel a természetes folyamatokat mesterségesen "újra kell építeni" annak érdekében, hogy a napenergiát kimeríthetetlen energiaforrásként használják fel a természet sokkal hatékonyabb utánozása révén. hogy képes legyen megtenni a napelemekkel mint ma.

(Ruhr-Egyetemi Bochum, 2006.07.4. - NPO)