中國科學家的發現可能極大地改變我們對光合作用機制的理解
光合作用是將太陽光大規模地轉化為化學能並維持地球上生命的最偉大的自然過程。有氧光合作用基本上有兩個連續的階段,其中光系統II(PSII)和光系統I(PSI)中的光依賴反應使H2O氧化成分子氧,並產生還原力(NADPH和ATP),而二氧化碳同化一般被認為是在氧氣進化和NADP+還原之後很長時間,通過基質中的光非依賴反應進行。
人們普遍認為,二氧化碳的同化是在不依賴光的反應中進行的,例如,通過基質中的卡爾文-本森循環。最新的研究報告描述了光合作用中PSII核心複合體不尋常的光驅動的二氧化碳同化(轉化為甲醇)。這一不尋常的發現很可能是與正常的不依賴光的同化作用中發生的通常的電子轉移同時發生的。資料來源:《催化學報》
同時,人們普遍認為,在依賴光的反應中,CO2(或碳酸氫鹽)不作為底物被還原,而是在O2進化中發揮獨特的刺激作用,即所謂的”碳酸氫鹽效應”。自20世紀70年代以來,人們對碳酸氫鹽效應的作用以及PSII中的碳酸氫鹽結合點進行了深入研究,迄今已得出一些重要結論。然而,PSII中的二氧化碳(或碳酸氫鹽)被認為只在水氧化過程中起輔助作用,而不是被PSII”同化”。
最近,一個研究小組首次報告了光驅動的PSII核心複合體的二氧化碳同化作用,其中甲醇(CH3OH)的形成,以及氧氣的進化,通過原位質譜、氣相色譜和同位素標記實驗得到了驗證。
該團隊包括來自大連理工大學、中國科學院大連化學物理研究所和美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的科學家。
這種不尋常的二氧化碳同化作用很可能是與正常的不依賴光的同化作用中發生的通常的電子轉移同時進行的。這一發現非同尋常,具有重大意義,因為它可能大大改變我們對光合作用機制的理解。該成果發表在中國《催化學報》上。