Во Время замечательного каскада случаев фотосинтеза, заводы причаливают башенке скупости путем scavenging почти каждый фотон доступной светлой энергии для того чтобы произвести еду.
Но после много лет тщательного исследования в свои точные механизмы, некоторые ключевые вопросы остают о этом основном биологическом процессе который поддерживает всю жизнь на земле.
Теперь, большая научно-исследовательская группа водить Neal Woodbury, научным работником на Институте Biodesign ASU, приходила вверх с новой проницательностью в механизм фотосинтеза, который включает оркестрованное движение протеинов на timescale миллионного из миллионной из секунды. Их заключения описаны в «Динамике Протеина Контролируют Кинетику Начального Обмена Электрона в Фотосинтезе,» в вопросе 4-ое мая Науки.
«Изучения то вело до этой работы начали 20 лет тому назад когда Джим Ален и Я посмотрело один из наших мутантов и подумало что наш спектрометр был сломленн,» Woodbury сказало. «Тот мутант повернул вне для того чтобы быть первой из длинней серии перегласовок которые систематически изменили энергию начальной реакции.» С после этого, Woodbury и коллегаы управляли полинять свет на изумительном процессе который обеспечивает источник питания земли основной.
Для того чтобы получить больше внимания на что случалось во время фотосинтеза, команда использовала вызванную бактерию изученную колодцем пурпуровую фотосинтетическую sphaeroides Rhodobacter. Этот тип организма был вероятно одной из самых предыдущих фотосинтетических бактерий, котор нужно эволюционировать. Исследователя сфокусировали их усилия путем изучать центральное место фотосинтеза, центр реакции, где светлая энергия направлена в специализированные протеины хлорофилла binding.
Изображение учебника фотосинтеза представляет протеины центра реакции как ремонтина, держа молекулы хлорофилла на сильно оптимизированных расстоянии и ориентации так, что электроны смогут подпрыгнуть от одного хлорофилла к другим. С хлорофиллами в как раз правом положении, думали, что был любое систематическое движение протеина просто бортовым продуктом электронов двигая взад и вперед между молекулами хлорофилла.
Woodbury и его коллегаы попробовали расчехлить больше из физического механизма управляя фотосинтезом путем создавать мутанты которые и теоретически фишка отношения обмена электрона между молекулами в центре реакции.
«После лет отказа пробуя сломать систему путем изменять energetics, мы были выйдены с придирчивый вопросом как он продолжался работать настолько хорошо,» сказали Woodbury, профессора ASU Химии и Биохимии и директор Центра Biodesign для Био-Оптически Нанотехнологии.
Исследователя начали медленно двинуть ближе к ответу когда Wang, postdoctoral научно-исследовательский сотрудник в замеченной лаборатории Woodbury, что-то в общем с всеми различными мутантами. При использовании новой модели основанной на кинетике реакци-диффузии, Wang увидел что кривые представляя как быстро электроны двинутые в центр реакции имели подобную форму. «Он решил что должно быть некоторый вид основного физического включили принципа, котор,» Woodbury сказал.
Не много исследовательских групп оборудованы для того чтобы измерить предыдущие случаи в фотосинтезе из-за весьма короткого timescale, подобного к количеству времени оно принимает суперкомпьютер для того чтобы унести одиночное темповое сальто. Wang мог использовать ultrafast средство лазера (фондированное Национальным фондом), которое действует как высокоскоростная камера киносъемки которая может захватить данные от этих молни-быстрых реакций.
«Он попробовал действительно трудный эксперимент, и он мог фактически измерить движение протеина и соответствовать ему к обмену электрона,» Woodbury сказало. Это открытие помогло исследователям понять почему изменять energetics не постучал вне фотосинтезом.
Движение протеинов центра реакции во время фотосинтеза позволяет заводу или бактериям обуздать светлую энергию эффективно даже если условия не оптимальны. Так, пока Woodbury и коллегаы сделали его трудным для фотосинтеза работать, протеины могли компенсировать путем двигать и напористо направлять электроны через их биологическую цепь.