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以科学家破解产生光合作用的蛋白质分子结构
2003年12月17日 10:08
 

东方网12月17日消息:植物体中有两种非常重要的蛋白质,在它们的共同作用下,植物通过光合作用可制造出人类赖以生存的食物和氧气。以色列特拉维夫大学的科学家最近成功地破译出其中一种蛋白质的分子结构。他们的这一研究成果发表在最新一期的《自然》杂志上。

光合作用是将太阳能转化成化学能的过程,整个过程有两种反应同时进行,分别是光系统I和光系统II。光系统I蛋白质分子负责利用光能把二氧化碳转变成碳和氧气,光系统II蛋白质分子则利用光能把水分解为氢和氧。由这两种蛋白质驱动的含氧光合作用是地球上氧气和绿色有机质的主要生产者,所以光系统I是一种极为重要的分子。

特拉维夫大学生化系的研究人员在分子生物学系专家的帮助下,通过对高等植物光系统I的晶体结构进行观察和分析发现,在其复杂的结构中,含有12个亚单元;4个不同的光接收膜蛋白(LHCI)呈半月形围绕在中心的一侧;还有45个跨膜螺旋,以及167个叶绿素,3个铁-硫(3Fe-S)簇和2个叶绿醌。大约有20个叶绿素位于LHCI和中心之间。这一结构不仅提供了能量和电子传递的机制,而且为10亿多年前,叶绿体从海洋藻青菌发展到陆地植物后,形成陆地植物光合作用机能提供了进化动力。

叶绿体是植物绿色细胞中极其微小的有机体,通常被认为是从共生细菌中发展出来的。10亿多年前,当空气中只有很少量的氧时,这种共生细菌就进入了细胞体中。他们先发展成藻类,然后再进入干燥的绿色植物。这种原始的单细胞植物一直存活到今天,已经被用于研究令人惊异的光合作用过程。

过去许多专家都希望能够从叶绿体光系统中分离出这两种蛋白质,以便观察它们与原始体系的区别,但都没有成功。以色列的专家花费5年时间,从豌豆的叶子中提炼和分离出光系统I,最终破解出这种复杂的晶体结构。

 
 
编辑:黄蒙磊   来源:科技日报  作者:田学科 
 
 
 
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