В США ученые раскрыли пути движения энергии света при фотосинтезе
Исследования начальной фазы преобразования солнечной энергии в электрическую при фотосинтезе в растениях и бактериях провели ученые Мичиганского университета. Об этом говорится в статье, опубликованной 15 мая на научно-популярном портале Phys.org.
«Наше исследование раскрывает различные механизмы использования инфраструктуры „базовых центров реакции“ при фотосинтезе, который возник в природе около 3 млрд лет назад», — рассказала ведущий автор исследования Дженнифер Огилви. Она отметила, что исследователи изучали процессы фотосинтеза в гелиобактериях под воздействием лазерных импульсов. Считается, что у этих микроорганизмов процесс фотосинтеза испытал меньше изменений в процессе эволюции.
По словам ученого, исследователи хотели изучить процесс, при котором клетки используют энергию света для перехода в состояние с «разделением электрического заряда», которое является «батарейкой» для фотосинтеза.
Огилви пояснила, что фотосинтезирующие клетки содержат «антенные» протеины, в которых молекулы пигмента улавливают световые фотоны. Накопленная световая энергия накачивается в «центры реакции». Переданная в эти центры энергия переводит электроны в возбужденное состояние, после чего они покидают атом, превращая его в положительно заряженный ион. Этот процесс по-разному протекает в разных «центрах реакции» и называется разделением зарядов. Он обеспечивает «электроэнергией» все последующие фазы преобразования света в питательные вещества.
Исследователь отметила, что первая фаза преобразования происходит за невероятно короткий промежуток времени — порядка фемтосекунд (десять в минус пятнадцатой степени секунды — прим. ИА Красная Весна). Для исследователей представляло трудность определить, какие пигменты являются первичными донорами электронов, а какие — принимают их, поскольку в большинстве организмов пигменты улавливают фотоны с близкими длинами волны. В центрах реакции гелиобактерий светочувствительный хлорофил перемешан с бактериофилом, который улавливает другую спектральную компоненту света, поэтому исследователи смогли лучше «разметить» процесс разделения зарядов, рассказала Огилви.
Физик пояснила, что проведенное исследование позволит лучше понять процесс фотосинтеза в растениях и бактериях, а также улучшить конструкцию и характеристики систем на основе фотовольтаики (направления, изучающего преобразование энергии света в электрическую энергию — прим. ИА Красная Весна).
Напомним, ранее изучение фотосинтеза в гелиобактериях было затруднено ввиду отсутствия у ученых точной структуры протеиновых молекул в «центрах реакции», однако одному из членов исследовательской группы Огилви — Кевину Реддингу из Аризонского университета — удалось разработать метод расшифровки структуры этих центров.
Отметим, фотосинтезом называется процесс преобразования под действием света неорганических веществ — воды, углекислого газа и некоторых других — в органические питательные вещества. Данный процесс используют для питания растения и некторые бактерии.
