高速摄影揭示光合作用过程中蛋白质的变化

光合作用是几乎整个地球上生命的主要能量来源。发表在《自然》杂志上的一项新研究为进化如何优化光合作用中光驱动的电子运动以实现几乎完美的整体效率提供了新的见解。地球上几乎所有的生命都以光合作用的能量转换反应为主要能量来源。这些光驱动反应发生在植物、藻类和光合细菌中。

蛋白质的x光结构可以为科学家提供许多关于它们如何在活细胞中执行生物任务的信息。

x光片显示蛋白质的结构变化。

在这项工作中，科学家使用了一种称为时间分辨X射线结晶学的方法，制作了一个关于蛋白质内部结构变化的薄膜，蛋白质负责光合作用的光化学反应。为了实现这一目标，哥德堡大学的科学家使用了加州世界领先的X射线源(一种X射线自由电子激光器)来检查光合蛋白中光合蛋白的内部结构是否重新排列了你的头部。值得注意的是，这些测量显示蛋白质在这个时间尺度上改变了它的结构。

观察蛋白质的细微运动。

哥德堡大学的科学家观察到，这些运动非常微妙，包括电子供体(吸收光并释放电子的化学基团)和电子受体(位于2纳米并接收电子的化学基团)。)在300 ps(1 ps=10 -12秒)内移动小于0.03 nm(1 nm=10 -9 m或百万分之一毫米)称为皮秒，即百万分之一秒。

整个蛋白质也非常轻微地改变了它的结构，以防止电子回到它的起始位置，否则反应将是无用的。这些结果对于如何在几十亿年内优化氧化还原反应的能量转换蛋白而不损失过程中的能量的进化非常重要。

哥德堡大学教授理查德诺特泽(Richard Neutze)说：“对细菌中光合蛋白质的时间分辨结晶学研究揭示了蛋白质结构在皮秒时间和空间中的变化如何稳定光诱导的电子运动。

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