О проекте Напишите нам

Кальций – ключ к пониманию процесса фотосинтеза

« к списку статей

08.08.2011 Химический портал himsite.ru

Исследователи разработали первую модель фотосистемы II [photosystem (PS) II] – ключевого элемента биологической машины, управляющей процессом фотосинтеза. С помощью модельных кальций- и марганецсодержащих кластеров удалось выяснить, как при участии системы PS II из воды образуется кислород.

Результаты открытия представляют интерес не только с точки зрения теоретической биохимии, но и для решения практических задач – создания эффективных катализаторов для создания экологически чистого топлива.

Кислородвыделяющий комплекс [oxygen evolving complex (OEC)] представляет собой центр белка системы PS II, способствующего расщеплению воды с выделением кислорода под действием излучения Солнца. Комплекс ОЕС представляет собой наиболее важную часть PS II, однако его достаточно сложно изучить в деталях. Полипептидные цепочки окружают комплекс, затрудняя его непосредственное наблюдение, прежние попытки синтезировать рабочее сердце PS II осложнялись образованием сложных олигомерных смесей.

Теодору Агапи (Theodor Agapie) из Калифорнийского технологического института удалось получить имитацию каталитически активного центра системы II за счет использования простых, но при этом стерически объемных лигандов, взаимодействующих с металлическим кластером за счет мостиковых алкоксидных группировок. Такой подход к строению комплекса, препятствующий протеканию олигомеризации, позволил исследователям получить два изоструктурных кубических комплекса. В первом комплексе все атомы металла представляют атомы марганца, а во втором – наилучшей модели OEC, построенной к настоящему времени, один атом марганца замещен атомом кальция.

Ион кальция способствует увеличению степени окисления атома марганца, высокоокисленный марганец позволяет растениям расщеплять воду под действием солнечного света. (Рисунок из Science, 2011. DOI: 10.1126/science.1206036)

Расщепление воды представляет собой непростую задачу. К настоящему времени единодушное представление о картине фотосинтеза заключается в том, что солнечный свет предоставляет энергию для окисления атомов марганца в кластере PS II, в результате чего они приобретают необходимую окислительно-восстановительную способность. Агапи поясняет, что кластер в окисленном состоянии сложно зафиксировать, однако, скорее всего, при наличии в кластере кальция образование частиц, содержащих три атома марганца в степени окисления +4, протекает с большей легкостью – окислительно-восстановительные потенциалы комплексов с кальцием и без кальция существенно различаются.

Том Маллук (Tom Mallouk) из Университета Пенсильвании, специалист по проблемам расщепления воды с помощью наноразмерных катализаторов, отмечает, что концепция введения в окислительно-активный металлокластер низковалентного катиона, не проявляющего окислительно-восстановительной активности весьма привлекательна. Он добавляет, что весьма увлекательно объяснить, для чего существует чем может быть полезно то или иное явление, эволюционно сформированное природой за сотни миллионов лет.

Известно, что способность металлоцентра (индивидуального или кластерного) к отдаче или присоединению электронов определяется строением лигандов; информация о том, что природа может регулировать электронодонорные/электроноакцепторные свойства металлических кластеров за счет изменения состава самого кластера очень важна. Маллук отмечает, что многие из наиболее активных катализаторов расщепления воды содержат атомы щелочных металлов, и до настоящего времени, четкого объяснения этому феномену не было дано.

Статья опубликована от компании: Химический портал himsite.ru

Ещё анонсы и статьи

30.07.2025 Химический портал himsite.ru

Полимерные материалы в современной промышленности: винипласт и стеклотекстолит

В современном промышленном производстве полимерные материалы занимают особое место, сочетая в себе уникальные физико-химические свойства, долговечность и экономическую эффективность. Среди всего много...

Читать далее »

30.07.2025 Химический портал himsite.ru

Обслуживание и калибровка лабораторных гомогенизаторов: как продлить срок службы оборудования

Лабораторные гомогенизаторы — незаменимое оборудование в исследовательских лабораториях, на молокозаводах, в фармацевтическом и пищевом производстве. Они обеспечивают диспергирование, эмульгирование и...

Читать далее »

17.07.2025 Сейлс Солюшен

Лениногорский машиностроительный завод КС «Механика» — победитель конкурса «Лучшие товары и услуги Республики Татарстан»

Федеральное бюджетное учреждение «ЦСМ Татарстан» объявило результаты ежегодного конкурса «Лучшие товары и услуги Республики Татарстан». ЛМЗ «КС Механика», входящее в группу компаний «СейлсСолюшен», ст...

Читать далее »

27.06.2025 Химический портал himsite.ru

Как проверить качество галита перед закупкой

Промышленная закупка технической соли требует внимательного подхода к качеству продукции. Независимо от того, используется ли сырье в дорожной отрасли, химической промышленности или коммунальных служб...

Читать далее »

24.06.2025 Химический портал himsite.ru

Пластиковая или металлическая канистра: какую выбрать для хранения топлива?

Пластиковые канистры легкие, не ржавеют и дешевле металлических, но подходят только из специального пластика — HDPE (PE-HD) с маркировкой для ГСМ. Обычные емкости могут разрушаться от топлива. Плюс...

Читать далее »

Copyright © 2009-2025 HimSite.ru - Портал химической промышленности, оборудование для химии, нефтехимии, полимеров.

Обратная связь