Duży krok ku lepszemu zrozumieniu fotosyntezy

Fotosynteza jest kluczowa dla ziemskiego życia - to właśnie z jej pomocą rośliny zaczęły około 2.5 miliardów lat temu rozbijać wodę na wodór i tlen tworząc atmosferę, która umożliwiła istnienie nam. Naukowcom z Uniwersytetu Stanowego Arizony udało się po raz pierwszy przyjrzeć temu procesowi w akcji z bardzo, bardzo bliska.

Proces ten od zawsze fascynował naukowców, bo kryć może on w sobie klucz do stworzenia sztucznych, bardziej wydajnych systemów wykorzystujących fotosyntezę do produkowania tlenu i wodoru - solarnego, w pełni zielonego paliwa - tym bardziej, że rośliny są w stanie dokonać tego wykorzystując tylko (oprócz energii słonecznej oczywiście) powszechnie dostępne i tanie pierwiastki - mangan i wapń.

Podczas fotosyntezy tlen powstaje w miejscu gdzie cztery atomy manganu łączą się z jednym atomem wapnia, a struktura taka (zwana kompleksem rozkładającym wodę) przywiązana jest do kompleksu białkowego zwanego fotoukładem II (PSII), które katalizuje całą reakcję wychwytując kwanty światła.

Naukowcom udało się ostatnio zajrzeć po raz pierwszy do wnętrza tego procesu dzięki najpotężniejszemu laserowi rentgenowskiemu świata - LCLS - znajdującemu się w SLAC National Accelerator Laboratory. Generuje on femtosekundowe impulsy, które są w stanie uchwycić obraz procesów zachodzących w nanokryształkach PSII zanim te się rozpadną pod wpływem promieniowania rentgenowskiego.

I dostrzegli oni spore zmiany strukturalne w fotoukładzie II i kompleksie rozbijającym wodę - ten drugi znacznie wydłuża się pozwalając cząsteczkom wody wpłynąć do swojego wnętrza.

Na razie to tylko pierwszy krok ku dokładnemu zbadaniu tego naturalnego procesu, lecz nagroda za jego rozpracowanie będzie spora - tani i wydajny katalizator do rozbijania wody na tlen i wodór może być kluczowy dla przyszłości ludzkości.

Źródło: