6月 14, 2024

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科学者たちは、光合成の最終段階でとらえどころのない欠落しているステップに注目しています

科学者たちは、光合成の最終段階でとらえどころのない欠落しているステップに注目しています

SLAC 国立加速器研究所とローレンス バークレー国立研究所の研究者 (スウェーデン、ドイツ、英国の共同研究者と共に) 新しい光を当てる 光合成の最後の段階。 彼らは、植物に見られるタンパク質複合体である光化学系 II がどのように変換され、余分な酸素原子が失われるかを原子の詳細で観察しました。 科学者たちは、この発見がクリーン エネルギー源を改善するためのロードマップを提供するのに役立つと信じています。 この論文の共同執筆者であり、ウィスコンシン大学マディソン校の科学者であり教授でもある Uwe Bergmann は、次のように述べています。

研究者たちは、プロセスのさまざまな段階 (室温) の「超高解像度画像」を撮影し、酸素がどこでどのように生成されるかについての新たな洞察を得ました。 野球は、プロセスを説明するための単純な (やや強制的ではあるが) 比喩を提供できます。 「中心は、日光にさらされると、S0 から S3 として定義される 4 つの安定した酸化状態を経ます」と SLAC は説明します。 「野球場では、ホームにいるプレーヤーが打席の準備ができたときに、S0 がゲームのスターターになります。S1 ~ S3 は、1 番、2 番、3 番のプレーヤーになります。」 この比喩に基づいて、打者が前走者に接触することは、打者が太陽光の光子を吸収することを示しています。 「4 番目のボールが打たれると、プレーヤーは滑って家に帰り、ランを記録するか、2 番目の画像システムの場合は、呼吸可能な酸素の分子を 1 つ放出します。」 彼らが最初に描写したのは、2 つの酸素原子が結合して酸素分子を放出する最後の段階 (S4、私たちのメタファーの 3 番目のベースとスライディング ハウスの間) であり、これまでに見たことのない追加のステップが明らかになりました。

以下のビデオは、チームのプロセスと発見を示しています。

「呼吸に適した酸素を生成するプロセスのほとんどは、この最後のステップで発生します」と、バークレー研究所の科学者で論文の共著者であるバイタル ヤチャンドラは述べています。 で掲示されます 自然. 「しかし、セカンドピクチャーシステムのさまざまな部分で多くのことが起こっており、反応が成功するためには、最終的にすべてが一緒にならなければなりません。野球と同じように、ボールの位置やベースマンの位置などの要因と、野手は、選手がホームベースに到達するために取る動きに影響を与えます.触媒センターの周りのタンパク質の環境は、この相互作用がどのように発生するかに影響します.

研究者は、今年後半に X 線をアップグレードして、プロセスをさらに明らかにする予定です。 この実験で使用した 1 秒あたり 120 ビートから、1 秒あたり 100 万ビートの繰り返しレートを使用します。 「これらのアップグレードにより、わずか数時間で数日分のデータを収集できるようになります」と Bergman 氏は述べています。 「軟X線を使用して、システムで発生する化学変化をさらに理解することもできます。これらの新しい機能は、この研究を前進させ続け、光合成のプロセスに新たな光を当てるでしょう。」

チームは、この発見が「光合成を模倣して自然太陽光を収集し、二酸化炭素を水素および炭素ベースの燃料に変換する人工光合成システムを開発する」のに役立つと考えています。 共著者であり、別のバークレー研究所の科学者であるジーン・カーン氏は、「自然がどのようにこれを行っているかを知れば知るほど、クリーンで持続可能なエネルギーとしての人工光合成のアイデアを含む、人間が作ったプロセスでこれらの原則を使用することに近づきます。ソース。”

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