作者:George Christou 来源:PNAS 发布时间:2012-6-8 14:36:59
选择字号:
用X射线可看到光合作用分子结构

 
据物理学家组织网6月5日(北京时间)报道,一个由瑞典、德国等多国人员组成的小组,利用短脉冲X射线分析看到了植物进行光合作用的分子结构,发现钙在水分解过程中极为重要,是构建人工光合系统的关键“建材”。这一方法为理解自然界植物的光合作用、光合系统结构与反应机制并最终实现人工光合作用提供了新途径。论文发表在近日出版的美国《国家科学院院刊》上。
 
光合作用可分两步进行:第一步为光反应,由阳光提供能量分解水分子,放出氧气,为下一步暗反应供应能量;第二步为暗反应,利用第一步的能量与CO2反应,生成各种碳水化合物。而光合作用中心的两种不同的光合蛋白复合色素体系,分别进行光合系统Ⅰ(PSⅠ)和光合系统Ⅱ(PSⅡ)两种光化学反应。其中,PSⅡ在光反应过程中激发高能电子、分解水分子、释放氧和推动电子传递,并启动第一步光反应,在该过程中地位非常重要。
 
瑞典奥默大学化学系教授约翰尼斯·梅辛杰领导的团队试图以“人造树叶”项目模拟植物利用太阳能的方法,开发人工光合作用。但其必须先清楚,光合作用中哪些分子是分解水必不可少的,以及这些分子如何发挥作用。为此,团队设计了一种工具来研究植物在进行光合作用时的光合系统。
 
此前研究发现,放氧复合物(Mn4O5Ca)是PSⅡ的组成部分,去除钙离子则导致无法放氧。梅辛杰团队从PSⅡ中分离出放氧复合物分子,设法去除了其中的钙离子,再用美国斯坦福大学的X射线自由电子激光设备发出的超短X射线脉冲对分子结构进行了分析,记录下原子50飞秒(1飞秒=10-15秒)的运动过程。
 
“放氧复合物中5个氧原子将4个锰离子联合在一起,去除了钙离子后,这种结构没有变化,说明钙离子一定在水分解反应中起着极为重要的作用。”梅辛杰解释说,由于实验所用的X射线脉冲极短暂,所以探测时不会扰乱光合系统。“利用这一新工具,我们最终能够探求水在被分解时,氧原子怎样形成了氧络桥最后产生氧分子的。以往要从细节上研究这一阶段是不可能的。”(科技日报 常丽君)
 
 
 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。
SSI ļʱ
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
我国第一块“细胞培养肉”诞生 子午工程二期标志性设备启动建设
NASA公布土星最大卫星泰坦地质图 窥探海洋微生物的世界
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐