Фотосинтез - «живий» процес

Слово фотосинтез має грецьке походження. Це хімічний процес, коли енергія видимого світла перетворюється в енергію хімічних зв'язків органічних речовин за допомогою фотосинтетичних пігментів: у рослин, наприклад, це хлорофіл, а у бактерій бактеріохлорофіл.   

Вперше явище фотосинтезу було виявлено в XVIII столітті Джозефом Прістлі, який вивчав фізичні зміни реагентів і продуктів реакцій. Точна дата - 17 серпня 1771 року, стала відома завдяки збереженому праці вченого «досліди і спостереження різних видів повітря».

До відкриття його привели множинні досліди. Але спочатку не було зрозуміло, чому в герметичному посудині Свічка гасне, миші задихаються, а рослини залишаються в колишньому стані. Тоді Прістлі зауважив, що якщо до мишей помістити рослини, то вони виживуть. Висновок був один-рослини» виправляють " повітря.

Звичайно, зараз нам відомо, що таке кисень або вуглекислий газ, що зелені рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Але в XVIII столітті наука перебувала лише на порозі таких хімічних відкриттів. Кисень Джозеф Прістлі відкрив через три роки. А 17 серпня 1771 року назавжди було вписано в історію як день відкриття грандіозного явища, завдяки якому можливе життя на Землі.

Але на цьому відкриття не закінчилися. У 2011 році японські вчені розкрили секрет ключової ланки механізму фотосинтезу – процесу, що лежить в основі «сонячної енергетики» Землі. У цьому їм допоміг метод рентгенівського аналізу.

Фотосинтез відбувається в фотосистемах. Так називаються системи зі складною структурою: пігментними светособирающими системами, білками-ферментами і молекулами небілкової природи (кофакторами). У них розщеплюється вода з виділенням О2 під дією сонячного світла.

У рослин і фотосинтезуючих бактерій таких фотосинтезуючих систем дві – фотосистема I і фотосистема II.

Кілька десятиліть наука прагнула зрозуміти, як влаштована ця загадкова фотосистема II, щоб з'ясувати, як відбувається фотосинтетичне розщеплення води. Відомо було лише те, що реакція відбувається в каталітичному центрі системи – кисень-виділяє комплексі (КВК), всередині якого чотири іона марганцю. Вони здатні концентрувати енергію, необхідну для розриву міцних хімічних зв'язків в молекулах води.

Проте, будова КВК і механізм роботи до останнього часу залишалися невідомими. Розшифрувати цей ребус змогли японські вчені: вони приготували кристали з фотосистеми II, що дозволило уточнити деталі її структури і «побачити» пристрій КВК.