Изучено распределение энергии в процессе фотосинтеза

Из курса в школьной биологии мы знаем, что фотосинтез — это процесс, присущий зеленым растениям, который является основным механизмом для перераспределения и преобразования полученной энергии (ультрафиолетовое излучение) в тепло и жизненные силы растений. О том, как происходит процесс фотосинтеза, ученые всегда интересовались. И хоть общее положение вещей было, конечно же, известно с давних пор, но экспериментально подтвердить конкретное распределение энергии в виде ее перехода от хлорофиллов в возбужденном состоянии к каротиноидам удалось лишь сейчас. Это первый удачно проведённый эксперимент, в котором интересующий процесс изучался в зависимости от среды, куда помещался изучаемый комплекс.

Процесс фотосинтеза представляет собой комплекс сложных цепочек реакций, при которых происходит поглощение света поверхностью светособирающих мембран, дальнейшее перераспределение образованных в результате зарядов, и завершается всё преобразованием энергии в тепло и жизненные силы. Фотофизические процессы в процессе фотосинтеза протекают с изменением конформации белков, поэтому понять баланс работающего при этом механизма довольно сложно. Сеть хлорофиллов связана со вспомогательными пигментами — каротиноидами. Между ними в процессе переработки энергии происходят определенное электронное взаимодействие, но фотофизические пути превращения полученной энергии довольно трудно определить. Препятствием к пониманию является и та среда, куда для изучения помещены атомы, между которыми происходит перераспределение энергии. При воздействии на эту систему каким-либо оборудованием, например лазерным излучателем, нередко происходило возникновение мешающих элементов, поэтому ученые применили сверхчувствительный и сверхбыстрый аппарат двумерной спектроскопии.

Двумерная электронная спектроскопия представляет собой основной инструмент для определения энергии и ее динамики. С помощью этого способа можно наблюдать корреляцию между частотами возбуждения и излучения, происходящими в определенное время. Высокочувствительный сверхширокополосный аппарат 2DES позволяет с высокой точностью проводить количественную оценку на ультрадиапазоне. Исследования велись с опорой на системы микроскопии. Благодаря использованному оборудованию и совершенным методам исследования фотофизических процессов, был подробно изучен субпикосекундный переход энергии от хлорофиллов к каротиноидам.

Понимание нюансов протекающего процесса позволит в будущем использовать механизм распределения энергии для воссоздания фотосинтетических аппаратов. Так, совсем недавно это удалось сделать итальянским ученым, которые использовали для воссоздания этого процесса пурпурные бактерии.