Mehanizam fotosintezne cijepanja vode otkriven je pomoću rendgenskog elektronskog lasera

Mehanizam - Poslovna Tajna I dio (Lipanj 2019).

Anonim

Photosystem II (PSII) je ogroman kompleks membranskog proteina koji katalizira svjetlost izazvanu cijepanju vode, što dovodi do stvaranja protona i molekularnog kisika. Ova reakcija pretvara svjetlosnu energiju od sunca u kemijsku energiju koja je potrebna za održavanje gotovo svih živih aktivnosti na Zemlji. Reakcija razdvajanja vode katalizirana je s Mn4CaO5-klasterom ugrađenim unutar matrice proteina PSII, i prolazi kroz pet međuproizvoda zvanih Si-stanja. Strukture PSII i Mn4CaO5 klastera su riješene atomskom rezolucijom, međutim, mehanizmi koji reguliraju cijepanje vode nisu jasni zbog nedostatka srednjih struktura enzima.

Sada, Michihiro Suga, Fusamichi Akita, Jian-Ren Shen na Sveučilištu Okayama i kolege iz instituta uključujući Kyoto University, RIKEN, pojasnili su i riješili strukturu klastera Mn4CaO5 na S3-stanju - srednje stanje koje postoji neposredno prije stvaranje molekularnog kisika, generirano s dva bljeska optičke rasvjete. Upotrijebili su metodu pumpe sonde gdje su korišteni dva laserska bljeska za pumpanje enzima u srednje stanje, a podaci difrakcije rendgenskih zraka prikupljeni su serijsko-femtosekundnom metodom kristalografije pomoću femtosekundnih lasera elektrona (XFEL) na SACLA, Japan.

Rezultati su pokazali umetanje novog kisikovog atoma (molekule vode) blizu već postojećeg okso kisika nazvanog O5, što omogućuje stvaranje molekularnog kisika između O5 i novo ubačenog kisikovog atoma (O6). To je jasno pokazalo mehanizam kojim se regulira reakcija razdvajanja vode katalizirana PSII, te dala nacrt za dizajn i sintezu učinkovitih umjetnih katalizatora koji će u budućnosti biti iskorišteni u umjetnoj fotosintezi za proizvodnju čiste i obnovljive energije iz sunca.

menu
menu