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光合作用早期工作機制破解 或開辟清潔能源生產(chǎn)新途徑

發(fā)布時間:2023-03-23 10:22:00來源: 科技日報

  科技日報北京3月22日電 (記者張佳欣)光合作用是為地球上絕大多數(shù)生命提供動力的自然機器。據(jù)22日發(fā)表在《自然》雜志上的論文,英國劍橋大學領導的國際研究團隊“破解”了光合作用最早階段的“秘密”,并發(fā)現(xiàn)了從光合作用中提取能量的新方法,這一成果有望為生產(chǎn)清潔燃料和可再生能源開辟新途徑。

  研究團隊在超快時間尺度上研究活細胞中的光合作用。植物、藻類和一些細菌將陽光轉化為能量的這一過程僅需要萬億分之一秒??茖W家也一直在研究利用光合作用來幫助應對氣候危機,模仿這一過程從陽光和水中生產(chǎn)清潔燃料。

  盡管光合作用廣為人知,但這一過程仍然有“秘密”待破解。研究人員試圖理解為什么一種名為醌的環(huán)形分子能夠從光合作用中“偷”走電子。醌類化合物在自然界很常見,它們很容易接受和釋放電子。

  利用超快光譜學觀察電子,研究人員在飛秒(千萬億分之一秒)尺度上跟蹤活細胞光合作用過程的能量流動。他們發(fā)現(xiàn),發(fā)生光合作用初始化學反應的蛋白質支架是“漏”的,使電子得以逃逸。這種滲漏性可幫助植物保護自己免受明亮或快速變化的光線的傷害。

  研究還發(fā)現(xiàn),負責光合作用的化學物質從分子結構中提取電子,可在光合作用初始階段實現(xiàn),而不是像以前認為的在較晚階段才能實現(xiàn)。這種光合作用的“重新布線”可改善它處理過剩能量的方式,并創(chuàng)造出新的、更有效地利用其能量的方式。

  在光合作用的早期階段,此前還沒有人正確地研究過這種分子與光合作用機制的相互作用。此次發(fā)現(xiàn)的全新途徑,進一步打開了光合作用的黑匣子。

  研究人員說,他們能夠在光合作用過程的早期提取電荷,通過操作光合作用途徑,從太陽中產(chǎn)生清潔燃料,可使過程更有效率。此外,調節(jié)光合作用的能力可能意味著作物能夠更好地耐受強烈的陽光。(科技日報)

(責編:李雨潼)

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