Сверхбыстрая спектроскопия помогла увидеть распределение энергии при фотосинтезе
Американские и итальянские ученые исследовали механизм перераспределения энергии светособирающим комплексом в искусственной мембране, аналогичный процессам, которые происходят в клетках зеленых растений. Оказалось, что процесс проходит по двум путям, один из которых ранее уже предполагали, но экспериментально подтвердили впервые. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
В зеленых растениях переход солнечной энергии в энергию образования химических связей переходит посредством сложной цепочки реакций. В нее входит сеть белков-антенн: светособирающих комплексов в мембране, которые поглощают свет и направляют его в реакционный центр, где образуется разность зарядов, которая запускает реакцию фотосинтеза. Сеть белков также умеет приспосабливаться к меняющимся условиям освещения, чтобы предотвратить образование вредных продуктов фотохимических реакций вроде радикалов.
Когда света слишком много, система настраивается так, чтобы рассеивать избыток энергии, преобразуя его в тепло. Этот процесс называют нефотохимическим тушением. В каждом светособирающем комплексе происходит ряд фотофизических процессов, проходящих по путям передачи, перераспределения энергии и образования вредных молекул. С изменением конформации белков (взаимного расположения атомов молекулы в пространстве) меняются протяженность и эффективность этих трех процессов. С учетом того, что в фотосинтезе участвует целая сеть таких комплексов, определить баланс между передачей энергии и ее перераспределением, а также их механизмы — сложная задача.