Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




25.10.2012

Тщательно подобранная органическая антенна повышает эффективность природного фотосинтетического протеина

Во всех фотосинтетических организмах функциональная организация фотосинтетического аппарата одинакова: пигмент-протеиновый комплекс захватывает солнечные фотоны, подобно ловящей радиоволны антенне, и проводит их к центральному фотохимическому ядру — реакционному центру. Здесь энергия конвертируется в пару «электрон — дырка», возникающую, когда отрицательно заряженный электрон покидает своё молекулярное «ядро», оставляя после себя положительно заряженную «дырку» (попросту говоря, пустое место на молекулярной орбитали и положительный заряд на всей оставшейся без своего электрона молекуле; на свободное место может прискакать электрон с соседней молекулы, что можно рассматривать не как движение электрона, а как движение «дырки» в противоположном направлении).

Это состояние с разделёнными зарядами должно иметь возможность просуществовать достаточно долго, чтобы быть использованным с какой-либо значительной целью. Организмы применяют его для своего метаболизма, а человек — чаще всего для окислительно-восстановительных реакций, таких как расщепление воды на водород и кислород.

В верхнем левом углу приведена структура антенны. В центре — фотосинтетический реакционный центр пурпурной бактерии, модифицированный с помощью органического красителя-антенны. (Иллюстрация Wiley-VCH.)
В верхнем левом углу приведена структура антенны. В центре — фотосинтетический реакционный центр пурпурной бактерии, модифицированный с помощью органического красителя-антенны. (Иллюстрация Wiley-VCH.)

Природе подвластен полный контроль над всеми тремя стадиями фотосинтетического процесса. А человеком были успешно созданы многочисленные искусственные (синтетические) системы, способные захватывать солнечный свет и использовать его энергию для достижения состояния с разделёнными зарядами. Однако время жизни такого состояния в синтетических системах едва достигает миллисекунд. Этого мало для того, чтобы накопленная энергия могла быть израсходована с должной эффективностью (вместо этого происходит банальная рекомбинация зарядов с выделением не менее банального тепла).

Интересный подход для решения этой проблемы представлен учёными из Университета Бари (Италия), которые предложили создавать гибридные системы, объединяющие «точно подогнанную» синтетическую антенну с природным «световым конвертером» (тем самым вопрос стабильности состояния с разделёнными зарядами остаётся в руках природы, а эффективность световой абсорбции увеличивается за счёт применения антенны). Идея антенны не нова, но раньше синтетические антенны пытались делать только на основе полупроводящих квантовых точек.

В этот раз вместо квантовых точек использовалась молекула органического красителя, структура которой была тщательнейшим образом подобрана (см. иллюстрацию). У такого подхода несколько очевидных преимуществ перед неорганическими структурами: разнообразность и доступность практически любых органических соединений позволяет проводить максимально тонкую «настройку» спектроскопических и электрических свойств антенны; в то же время молекулярная форма и гибкость молекулы могут быть подобраны так, чтобы не оказывать никакого отрицательного влияния на функциональность реакционного центра (чего не удаётся в случае с квантовыми точками). Наконец, органическая молекула-антенна может быть привязана к любому желаемому месту на реакционном центре.

Объединив свою антенну с экстенсивно изучаемым реакционным центром пурпурной бактерии Rhodobacter sphaeroides R-26, учёные продемонстрировали, что антенна совершенно не нарушает природной функциональности бактериального светового конвертера. Более того, она делает его эффективным даже в том диапазоне длин волн, который недоступен исходной биологической системе (это означает, что единственное назначение «антенн» состоит в расширении рабочего диапазона природных фотосинтетических протеинов, желательно без каких-либо негативных последствий для их природных способностей).

Подробнее об исследовании можно узнать из журнала Angewandte Chemie.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Роман Иванов


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА



ИНТЕРЕСНО:

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'