化学家发现为什么光合作用的光捕获(光合作用光反应过程中一系列光合色素分子吸收光能并传递到光合反应中心的过程)效率如此高效,研究发现捕光复合物中蛋白质的无序排列是其高效率的关键。当光合细胞吸收太阳光时,光子的能量包在一系列捕光蛋白质之间跳跃,直到到达光合反应中心。细胞将能量转化为电子,最终为糖分子的生产提供动力。
这种通过捕光复合体的能量转换效率极高:几乎每个吸收的光子都会产生一个电子,这种现象被称为“接近统一的量子效率”。
麻省理工学院化学家的一项新研究为捕光复合物(也称为天线)的蛋白质如何实现如此高效提供了一个可能性的解释。研究人员第一次能够测量捕光蛋白质之间的能量转移,使他们发现了这些蛋白质的无序排列是提高了其能量转导的效率的关键所在。
“为了让天线发挥作用,你需要长距离能量转移。我们发现,捕光蛋白的无序排列提高了长距离能量转移的效率,”麻省理工学院化学副教授、这项新研究的资深作者 Gabriela Schlau-Cohen 解释道。
麻省理工学院博士后 Dihao Wang 和 Dvir Harris 以及前麻省理工学院研究生 Olivia Fiebig 博士 是这篇论文的主要作者,该论文发表在《美国国家科学院院刊》上。麻省理工学院化学教授曹建树也是该论文的作者之一。
在这项研究中,麻省理工学院的团队重点研究了紫色细菌,这种细菌通常生存在缺氧的水生环境中,是常见的用作光合作用光捕获研究的模型。
在这些细胞内,捕获的光子穿过由蛋白质和叶绿素等光吸收色素组成的光捕复合物。超快光谱学是一种使用极短激光脉冲来研究飞秒到纳秒时间尺度上发生的事件的技术,科学家们已经能够研究能量如何在这些蛋白质中移动。然而,研究能量如何在这些蛋白质之间传递已被证明更具挑战性,因为它需要以受控的方式定位多个蛋白质。
为了创建一个可以测量两种蛋白质之间能量如何传递的实验装置,麻省理工学院的团队设计了合成纳米级膜,其成分与天然存在的细胞膜相似。通过控制这些膜(称为纳米圆盘)的尺寸,他们能够控制嵌入圆盘内的两种蛋白质之间的距离。
在这项研究中,研究人员将紫色细菌中发现的主要光捕获蛋白的两种版本(LH2 和 LH3)嵌入到他们的纳米圆盘中。LH2 是正常光照条件下存在的蛋白质,LH3 是通常仅在弱光条件下表达的变体。
使用 MIT.nano 设施的冷冻电子显微镜,研究人员可以对膜嵌入的蛋白质进行成像,并显示它们的定位距离与天然膜中看到的距离相似。他们还能够测量光捕获蛋白质之间的距离,其尺寸为 2.5 至 3 纳米。
由于LH2和LH3吸收的波长略有不同,因此可以使用超快光谱技术来观察它们之间的能量转移。对于间隔很近的蛋白质,研究人员发现一个能量光子在它们之间传播大约需要 6 皮秒。对于距离较远的蛋白质,传输最多需要 15 皮秒。
更快的位移意味着更有效的能量传输,因为位移时间越长,传输过程中损失的能量就越多。
“当光子被吸收时,能量会因非辐射衰变等不必要的过程而损失掉,因此能量转换得越快,效率就越高,”。
研究员还发现,以晶格结构排列的蛋白质比以随机组织结构排列的蛋白质(通常在活细胞中)表现出较低的能量转移效率。
“有序的组织实际上比生物学的无序组织效率更低,这是颠覆常人直觉的发现,因为生物学往往是无序的。这一发现告诉我们,这可能不仅是生物学不可避免的缺点,而且生物体可能已经进化到利用它,”施劳-科恩说。
既然他们已经建立了测量蛋白质间能量转移的能力,研究人员计划探索其他蛋白质之间的能量转移,例如天线蛋白质与反应中心蛋白质之间的转移。他们还计划研究除紫色细菌以外的生物体(例如绿色植物)中发现的天线蛋白之间的能量转移。
这种通过捕光复合体的能量转换效率极高:几乎每个吸收的光子都会产生一个电子,这种现象被称为“接近统一的量子效率”。
麻省理工学院化学家的一项新研究为捕光复合物(也称为天线)的蛋白质如何实现如此高效提供了一个可能性的解释。研究人员第一次能够测量捕光蛋白质之间的能量转移,使他们发现了这些蛋白质的无序排列是提高了其能量转导的效率的关键所在。
“为了让天线发挥作用,你需要长距离能量转移。我们发现,捕光蛋白的无序排列提高了长距离能量转移的效率,”麻省理工学院化学副教授、这项新研究的资深作者 Gabriela Schlau-Cohen 解释道。
麻省理工学院博士后 Dihao Wang 和 Dvir Harris 以及前麻省理工学院研究生 Olivia Fiebig 博士 是这篇论文的主要作者,该论文发表在《美国国家科学院院刊》上。麻省理工学院化学教授曹建树也是该论文的作者之一。
在这项研究中,麻省理工学院的团队重点研究了紫色细菌,这种细菌通常生存在缺氧的水生环境中,是常见的用作光合作用光捕获研究的模型。
在这些细胞内,捕获的光子穿过由蛋白质和叶绿素等光吸收色素组成的光捕复合物。超快光谱学是一种使用极短激光脉冲来研究飞秒到纳秒时间尺度上发生的事件的技术,科学家们已经能够研究能量如何在这些蛋白质中移动。然而,研究能量如何在这些蛋白质之间传递已被证明更具挑战性,因为它需要以受控的方式定位多个蛋白质。
为了创建一个可以测量两种蛋白质之间能量如何传递的实验装置,麻省理工学院的团队设计了合成纳米级膜,其成分与天然存在的细胞膜相似。通过控制这些膜(称为纳米圆盘)的尺寸,他们能够控制嵌入圆盘内的两种蛋白质之间的距离。
在这项研究中,研究人员将紫色细菌中发现的主要光捕获蛋白的两种版本(LH2 和 LH3)嵌入到他们的纳米圆盘中。LH2 是正常光照条件下存在的蛋白质,LH3 是通常仅在弱光条件下表达的变体。
使用 MIT.nano 设施的冷冻电子显微镜,研究人员可以对膜嵌入的蛋白质进行成像,并显示它们的定位距离与天然膜中看到的距离相似。他们还能够测量光捕获蛋白质之间的距离,其尺寸为 2.5 至 3 纳米。
由于LH2和LH3吸收的波长略有不同,因此可以使用超快光谱技术来观察它们之间的能量转移。对于间隔很近的蛋白质,研究人员发现一个能量光子在它们之间传播大约需要 6 皮秒。对于距离较远的蛋白质,传输最多需要 15 皮秒。
更快的位移意味着更有效的能量传输,因为位移时间越长,传输过程中损失的能量就越多。
“当光子被吸收时,能量会因非辐射衰变等不必要的过程而损失掉,因此能量转换得越快,效率就越高,”。
研究员还发现,以晶格结构排列的蛋白质比以随机组织结构排列的蛋白质(通常在活细胞中)表现出较低的能量转移效率。
“有序的组织实际上比生物学的无序组织效率更低,这是颠覆常人直觉的发现,因为生物学往往是无序的。这一发现告诉我们,这可能不仅是生物学不可避免的缺点,而且生物体可能已经进化到利用它,”施劳-科恩说。
既然他们已经建立了测量蛋白质间能量转移的能力,研究人员计划探索其他蛋白质之间的能量转移,例如天线蛋白质与反应中心蛋白质之间的转移。他们还计划研究除紫色细菌以外的生物体(例如绿色植物)中发现的天线蛋白之间的能量转移。
阿圭罗谈梅罗 梅西就是最佳球员而C罗是除梅西外近年的最好球员
在梅西夺得世界杯冠军之后,“梅罗争霸”的时代也正式落幕。近期梅西的好友阿圭罗在一次直播中谈到了梅西与C罗、瓜迪奥拉等话题,他表示梅西就是最好的球员,而近年来除了梅西之外C罗是最好的。
梅西和C罗谁是最佳球员?
阿圭罗:“梅西就是最佳球员,不过除了梅西以外,近年来C罗就是最出色的。要知道与梅西处在一个层面竞争是非常困难的,而C罗与梅西分享了近十几年的金球奖,他们都在为了成为最好的球员而奋斗。”
你曾因说C罗是一位“普通的球员”而遭受批评
阿圭罗:“我从不在意别人的说法,我当时和伊拜一起直播,我只是开了个玩笑,因为伊拜是皇马的球迷。所以我说C罗是一位“普通的球员”,我只是想开个玩笑。”
你讨厌皇马吗?
阿圭罗:“这是皇马球迷的看法,实际上我并不讨厌皇马。虽然我是巴萨和马竞的球迷,但这并不意味着我要讨厌皇马。”
关于瓜迪奥拉
阿圭罗:“(当你加盟曼城的时候)瓜迪奥拉会跟你说“现在你来到这里,你就要适应这里的一切。”,然后他就会告诉你要怎么做,如果你没有按他的计划行动,那你就会导致团队出现混乱。”
阿圭罗在2021年加盟巴塞罗那之后,仅为巴萨出场了4次之后就被检查出心脏的问题,最终在当年的12月遗憾退役。
在梅西夺得世界杯冠军之后,“梅罗争霸”的时代也正式落幕。近期梅西的好友阿圭罗在一次直播中谈到了梅西与C罗、瓜迪奥拉等话题,他表示梅西就是最好的球员,而近年来除了梅西之外C罗是最好的。
梅西和C罗谁是最佳球员?
阿圭罗:“梅西就是最佳球员,不过除了梅西以外,近年来C罗就是最出色的。要知道与梅西处在一个层面竞争是非常困难的,而C罗与梅西分享了近十几年的金球奖,他们都在为了成为最好的球员而奋斗。”
你曾因说C罗是一位“普通的球员”而遭受批评
阿圭罗:“我从不在意别人的说法,我当时和伊拜一起直播,我只是开了个玩笑,因为伊拜是皇马的球迷。所以我说C罗是一位“普通的球员”,我只是想开个玩笑。”
你讨厌皇马吗?
阿圭罗:“这是皇马球迷的看法,实际上我并不讨厌皇马。虽然我是巴萨和马竞的球迷,但这并不意味着我要讨厌皇马。”
关于瓜迪奥拉
阿圭罗:“(当你加盟曼城的时候)瓜迪奥拉会跟你说“现在你来到这里,你就要适应这里的一切。”,然后他就会告诉你要怎么做,如果你没有按他的计划行动,那你就会导致团队出现混乱。”
阿圭罗在2021年加盟巴塞罗那之后,仅为巴萨出场了4次之后就被检查出心脏的问题,最终在当年的12月遗憾退役。
除你以外的 别人的爱的方式 无论如何 我都就是搞不懂 无论早晨多少次来到 在眼中的世界里 我都会再次找寻你 天亮了 给了你最后一吻 露出的缝隙里 你的泪闪闪发光 比轻轻取下的戒指更加闪耀 那就是属于你的速度 现在起是你的专属空间 为了避免冲突 用无形的笔拉出一条线 让彼此的方式优先 感觉快要完成但其实是“不合适”
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