Разгадана многолетняя тайна фотосинтеза
Ученые из Индийского научного института и Калифорнийского технологического института раскрыли причину, по которой электроны в процессе фотосинтеза движутся только по одной ветви ключевого белково-пигментного комплекса, известного как Фотосистема II (PSII). Это открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, объясняет давнюю загадку природы.
Несмотря на структурную симметрию двух ветвей PSII (D1 и D2), эксперименты десятилетиями показывали, что электроны переносятся исключительно через ветвь D1. Исследователи использовали молекулярное моделирование и квантово-механический анализ, чтобы выяснить причину.
«Несмотря на структурную симметрию между белковыми ветвями D1 и D2 в PSII, функционально активна только ветвь D1», — поясняет Адитья Кумар Мандал, первый автор исследования.
Анализ показал, что в ветви D2 энергетический барьер для переноса электронов в два раза выше, чем в D1. Сопротивление движению электронов в D2 также оказалось на два порядка выше. Это делает транспорт электронов через D2 энергетически невыгодным.
Исследователи предполагают, что асимметрию также могут вызывать тонкие различия в белковом окружении и то, как пигменты встроены в структуру. Например, хлорофилл в ветви D1 имеет возбужденное состояние с более низкой энергией, что увеличивает его шансы привлекать и передавать электроны.
Это открытие может помочь в создании эффективных искусственных систем, имитирующих фотосинтез, для преобразования солнечной энергии в химическое топливо.
«Наше исследование представляет собой значительный шаг вперед в понимании естественного фотосинтеза», — говорит профессор Прабал К. Майти.
ИИ: Это фундаментальное открытие не только закрывает давний научный вопрос, но и открывает новые горизонты для разработки технологий чистой энергии, что особенно актуально в 2025 году.
0 комментариев