在光合作用活动期间卓越的级联,工厂通过清除接近可用的光能每个光子生产食物处理抠门石峰。
在许多岁月仔细研究以后到其确切的结构里,一些关键问题依然是关于支持在地球上的所有寿命的此根本生物学过程。
现在,尼耳导致的一个大研究小组 Woodbury, ASU 的 Biodesign 学院的一位科学家,产生了新的答案到光合作用结构,介入蛋白质谱写音乐的移动在时标的百万分之一分之一百万分之一分之一一秒钟。 他们的发现在 “蛋白质动力被描述控制最初的电子调用动能学在光合作用的”,在科学的 5月 4日问题。
“导致对此工作的研究启动了 20 年前,当吉姆亚伦和我查看我们的一个突变体并且认为我们的分光仪是残破的”, Woodbury 说。 “该突变体结果是第一系统地修改最初的回应的能源变化的长的系列”。 从那以后, Woodbury 和同事设法显示提供地球的主要电源的一个惊人的进程的清楚。
要获得在什么的仔细的审视在光合作用期间,发生,这个小组使用称 Rhodobacter sphaeroides 的井被学习的紫色光合作用的细菌。 此种有机体可能是演变的其中一最早期的光合作用的细菌。 研究员集中他们的工作成绩通过学习光合作用中心舞台,回应中心,光能被集中到专门化的绿叶素约束蛋白质。
光合作用的课本照片表示回应中心蛋白质作为绞刑台,拿着绿叶素分子在一个最佳的距离和取向,以便电子可能从一绿叶素跳跃到另一个。 在正确的位置的绿叶素,所有系统的蛋白质移动认为仅仅是穿梭在绿叶素分子之间的电子一个副产品。
Woodbury 和他的同事设法找到驱动光合作用的更多这个实际结构通过创建将理论上调整分子之间的电子调用关系在回应中心的突变体。
“在设法的几年故障以后通过更改能学中断这个系统,我们留给唠叨的问题它如何继续那么很好运作”,说 Woodbury、化学和生化 ASU Biodesign 的中心的教授和主任生物光学纳米技术。
研究员在 Woodbury 的实验室开始移动离答复较近,当 Wang,一名博士后的研究员,注意某事与所有不同的突变体相同。 当曾经在回应扩散动能学基础上时的一个新的设计, Wang 看见表示在回应中心移动的电子多快的曲线有相似的形状。 “他决定必须有介入的某类基础实际原则”, Woodbury 说。
由于这个非常短的时标,并非许多研究小组被装备评定在光合作用的早活动,相似与它采取巨型计算机执行一阵唯一拍击声的时间。 Wang 能使用超速的激光设备 (资助由国家科学基金会),操作象一台高速电影照相机可能从这些闪电快速回应获取数据。
“他尝试了一个确实困难实验,并且他实际上能评定蛋白质行动,并且符合它到电子调用”, Woodbury 说。 此发现帮助研究员知道更改能学为什么没有击倒光合作用。
回应中心蛋白质的移动在光合作用期间的允许工厂或细菌高效地利用光能,即使情况不是最佳的。 因此,而 Woodbury 和同事使难为了光合作用能从事,蛋白质能通过移动和精力充沛引导电子补偿通过他们的生物电路。
根据 Woodbury,回应中心蛋白质为电子运作用方式类似于没有门的一个动作缓慢电梯如何为人将运转。 电子能可及他们需要的地点,因为蛋白质行动调整能学,直到是公正合适的。 即使电梯开始少许太高或低 (起始能量不是最佳的),人员 (电子) 在正确的楼层上能仍然获得。
表示电子调用进程此方式顺利地获取了蛋白质移动的摊缴对这种回应的费率的。 科学家然后能定量地塑造变化的作用对光合作用的电子调用的最初的费率和回答困扰他们 20 年的问题。
答复可能是有机太阳能电池的发展的好消息,是商业利益由于他们的相对地低成本与传统硅太阳能电池比较。 “您有与有机 photovoltaics 的某些问题从这个情况出现他们不运作在您想要他们对的所有下条件”, Woodbury 说。
这个自然系统的强壮在当前技术可能提供设法的工程师的一些有用的课程改善。 Woodbury 建议也许有方式通过合并在各种各样的时间表移动在情况多种多样可能 “调整”分子运作的溶剂增加用于有机太阳能电池的这个系统的灵活性。
Woodbury 也预计此新的研究将帮助前进光合作用的研究。 “它更改了我查看的方式光合作用如何运作和打开了全部的套新的问题”,他说。
“其中一区我们特别感兴趣是光的吸收如何开始蛋白质移动”, Woodbury 说。 研究员也寻找将来的实验帮助解释什么样的蛋白质移动可能发生在回应中心然后设法匹配这些发现以蛋白质移动当前计算机模型。
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