Photosystem-II-Spaltung von Wasser. Die blauen Kreise sind Wasser, Purpur ist Mangan, grün ist Kalzium, rot ist Sauerstoff. Die Aufrechnung ist Elektronen und die blauen Linien sind die Protonen, die dienen als Gerüst.Illustration: Jan Kern/Berkeley Lab
Ein experiment mit intensiven Laserpulsen erlaubt hat, Wissenschaftler zu beobachten, die Pflanzen produzieren den Sauerstoff aus dem Wasser ein Teil der Photosynthese in Echtzeit, nach einer bahnbrechenden, neuen Papier.
Die Photosynthese bindet Kohlendioxid in Zucker und Sauerstoff erzeugt aus Wasser in Gegenwart von Sonnenlicht verwandelt sich die Sonne in nutzbare Energie um. Die Wissenschaftler hoffen, zu verstehen, diese Reaktion, und die Integration in solar-Energie-Technologie. Diese neue Studie mit einer der weltweit hellsten Laser zu präsentieren, einen Blick auf die Zwischenschritte der Reaktion—ein Film, der die Reaktion Auftritt.
“Die wasserspaltung ist eine der am meisten grundlegend wichtige Chemische Reaktionen auf dem Planeten”, so Uwe Bergmann, principle investigator an der Stanford PULSE Institute und Wissenschaftler aus dem Papier, das die interdisziplinäre, internationale Liste der Autoren, sagte Gizmodo.
Anlagen Durchführung der chemischen Reaktionen der Photosynthese mit zwei Systemen von Proteinen, die Photosysteme I und II, gehalten in einem Teil Ihrer Zellen genannt Chloroplasten. Photosystem II war das Interesse dieser Studie. Es verwendet Lichtenergie zur Spaltung von Wasser-Moleküle, erstellen von Elektronen und Protonen verwendet, die auf andere Teile des Prozesses. Auch dieses system produziert den Sauerstoff, den wir atmen. Die wasserspaltung erfolgt in einem Teil des photosystem II genannt, die Sauerstoff-entwickelnden Komplex, wo es einen cluster von Mangan -, calcium-und Sauerstoff-Atome. Wissenschaftler Bessel Kok vorgeschlagen, im Jahr 1970, dass diese region geht durch eine Reihe von Schritten, die zur Spaltung von Wasser.
Die Forscher abgebildet die einzelnen Schritte werden durch die Steuerung mit Licht-Impulsen, so das Papier, veröffentlicht heute in der Natur. Es stellt eine enorme Leistung, der Präzision der Messung.
Licht steuert dieses Wasser-splitting-Reaktion innerhalb von photosystem II, Autor der Studie Junko Yano vom Lawrence Berkeley National Laboratory, erklärt Gizmodo. Das Studium dieses Sauerstoff-entwickelnden Komplex von leuchtenden Licht “ermöglicht uns die Erfassung verschiedener Momente während der Reaktion unter Verwendung einer Sequenz von sichtbaren flash-Lichter, und dann nehmen Sie ‘Bilder’ mit x-Strahlen.”
Abbildung der Sauerstoff-splitting-Prozess in Aktion erforderlich, zunächst die Bildung von Kristallen aus der photosystem II—komplexe-das allein war eine großartige Leistung. Die Wissenschaftler hatten dann schlagen alle Proteine mit einem Puls von Licht, so dass Sie fuhr Fort, die nächsten Schritte des Wasser-Teilungs-Zyklus gerade zur rechten Zeit. Dann nahmen Sie das Bild durch Variationen eine unglaublich kurze x-ray-laser-Puls aus dem Kristall. Dies zerstört die Proteine kristallisiert, aber nicht, bevor er die Identität der Moleküle und wie Sie miteinander verbunden.
“Es ist wirklich eine tour-de-force in Bezug auf die Herstellung der Kristalle, indem Sie Ihnen die entsprechenden blinkt, und enden mit der diese Zwischenzustände” Robert Blankenship, ein professor der Biochemie an der Washington University in Saint Louis, sagte Gizmodo. “Das ist, denke ich, einer der wichtigsten Meilensteine auf dieser Reise zu verstehen, wie Sauerstoff tatsächlich in diesen Systemen.”
Die Geschichte ist noch nicht vorbei. Das Papier erläutert, wie das photosystem II spaltet Wasser, aber es lässt sich, wie der molekulare Sauerstoff, den wir atmen (auch als O2 -) bildet. Yano sagte Gizmodo, dass es äußerst schwer zu bekommen Strahlzeit am SLAC National Accelerator Laboratory die Röntgen-laser, einer der weltweit hellsten.
Und es gibt mehr zu der Geschichte als nur das Verständnis der Pflanzen. “Wenn Sie verstehen, wie die Photosynthese geschieht, wird es leichter sein, um tragfähige solar Energie panels oder etwas, das hinreichend wandeln Sonnenenergie in Energie, die wir nutzen können,” Studie Autor Ruchira Chatterjee, post-doctoral-fellow am SLAC National Accelerator Laboratory, sagte Gizmodo.
Die Photosynthese ist ein Wunder—eine Chemische Reaktion, die sich früh in der Geschichte unseres Planeten, und auf denen sich viel auf der Erde Leben setzt. Wir haben nur kroch ein weiterer Schritt näher, um vollständig zu verstehen, und vielleicht auch nutzbar zu machen für unsere eigenen Technologien.
“Wir müssen herausfinden, Schaffung von Energie ohne Erzeugung von Kohlendioxid”
Bergmann sagte Gizmodo. “Sie können reden über alle möglichen Dinge, aber meiner Meinung nach, und in vielen Expertenmeinungen, die Sonne wird die Antwort sein.”
[Natur]
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