光合蛋白复合物割裂水的图画

在“天然 ”杂志上宣布 的一篇新文章中,国际研讨 小组展示了光体系 II的高分辨率图画 ,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。这些图画 将有助于研讨 人员更好地舆 解这种凌乱的机制,可能为开发廉价高效的太阳能燃料设备打开大门。

当地球构成 时,大气中富含二氧化碳,并且不存在游离氧分子。与如今 微生物相比,前期 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”怎么 收获太阳能并将其储存 在富含能量的分子中,例如糖类,但直到这些前期 生命形式才干 从水分子中提取电子和质子,才干 使进化发生巨大变化并促进开展 。我们所知道的日子 。因为 水和太阳能的丰厚 ,这种生物多样性的巨大爆炸是可能的。副产品 氧反过来使凌乱动物在大气中堆集 后进化。

自Bessel Kok确定光体系 II中的生物水氧化触及 催化剂的五步反响 循环至今已有近50年,该催化剂在快速协同反响 中进行水氧化之前累积四个氧化当量。虽然 近年来现已 取得 了光体系 II的暗稳态的高分辨率结构,但是 在五步反响 循环期间发生的结构变化仍然很大程度上未知。

使用 美国斯坦福附近 的X射线自在 电子激光器提供的超短(飞秒)X射线激光脉冲,国际研讨 团队现已设法取得 光体系 II的高分辨率图画 及其卓越的水分解催化剂反响 循环的四个安稳 状态,以及一些安稳 状态之间的反响 步骤的快照。瑞典乌普萨拉大学Ångström实验室化学系分子生物计量学主席Johannes Messinger的研讨 小组是该小组的成员。

“我现在现已 工作了30年,以了解光合作用中水氧化的机理。这个成绩是梦想成真!这些新图画 将有助于在曾经 认为不可能的细节水平上了解 这种凌乱的反响 ,”Johannes Messinger说。

研讨 人员期望 了解光体系 II怎么 激活廉价和丰厚 的金属离子钙和锰,构成 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。这将为开发廉价 且高效的太阳能燃料设备 打开大门,该太阳能燃料设备 将太阳能储存 在通过二氧化碳或氮气复原 取得 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动力 体系 转变为可再生动力 经济。假如 人们意识到世界规模 内的太阳能燃料,那么对太阳能燃料的需求是显而易见的。现在 动力 耗费 的百分比是以燃料为基础的。即便 在瑞典,超过50%的动力 以燃料形式使用,只有34%用作电力,“Johannes Messinger说。