Das Photosystem II ist ein Proteinkomplex in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien, der für die Wasserspaltung und die Produktion des Sauerstoffs, den wir atmen, verantwortlich ist.
In den letzten Jahren konnte eine internationale Kooperation zwischen Wissenschaftlern des Lawrence Berkeley National Laboratory des Energieministeriums, des SLAC National Accelerator Laboratory und mehrerer anderer Institutionen verschiedene Schritte dieses Wasserspaltungszyklus bei in der Natur vorkommenden Temperaturen beobachten.
Nun hat das Team die gleiche Methode (Wasserspaltungszyklus) angewandt, um sich auf einen Schlüsselschritt zu konzentrieren, bei dem ein Wassermolekül Mangan- und Kalziumatome in dem katalytischen Komplex überbrückt, der Wasser spaltet, um atembaren Sauerstoff zu erzeugen.
Was sie gelernt haben, bringt sie einen Schritt mehr an ein vollständiges Bild dieses natürlichen Prozesses heran, das der nächsten Generation künstlicher photosynthetischer Systeme, die aus Sonnenlicht und Wasser saubere und erneuerbare Energie erzeugen, als Grundlage dienen könnte. Ihre Ergebnisse wurden heute in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
“Wir haben in früheren Iterationen dieser Arbeit gezeigt, dass es möglich ist, diese Messungen durchzuführen, aber wir hatten nie die räumliche Auflösung oder genügend Zeitpunkte, um wirklich in diese feineren Details zu gehen”, sagt Co-Autor Uwe Bergmann, ein angesehener Wissenschaftler am SLAC. “Nachdem wir dieses Experiment über viele Jahre hinweg sorgfältig optimiert hatten, haben wir unsere Fähigkeit geschärft, Messungen in ausreichender Qualität durchzuführen, um diese winzigen Veränderungen zum ersten Mal zu sehen.”
Damit ist prinzipiell die Tür zwischen der strukturellen Biologie und Chemie geschaffen, um eine künstliche Photosynthese bei quasi Raumtemperaturen durchzuführen. Ob dies im großen Maßstab und industriell zu nutzen ist, ist offen.
Quelle/Sender (gekürzt): SLAC