我科学家向揭开光合作用奥秘又迈一步

    本报北京5月21日电（记者齐芳）光合作用为地球上几乎所有生命体提供赖以生存的物质和能量，一直以来，科学家们希望能解开光合作用的奥秘，为解决能源、粮食、环境等问题提供启示性方案。

    中国科学院生物物理所柳振峰研究组、章新政研究组与常文瑞-李梅研究组通力合作，通过单颗粒冷冻电镜技术，在3.2埃（1埃即0.1纳米，相当于一个氢原子的直径）分辨率下，解析了高等植物（菠菜）光系统II-捕光复合物II超级膜蛋白复合体的三维结构，论文于北京时间19日在《自然》在线发表。

    柳振峰介绍，光系统II处于整个光合作用电子传递过程的最上游，可以通过吸收的光子能量来激发反应中心的电荷分离，完成光能向电子势能的转换，并且具有独特而神奇的裂解水分子和放出氧气的功能。正是由于光系统II这一特殊的能力，它被认为是人工模拟光合作用的理想模板——一旦人类掌握这种技术，就能将太阳能和水转化为清洁能源氢气。

    光合作用一直是国际学术界关注的焦点，与之相关的研究成果已经十余次获得诺贝尔奖。但到目前为止，围绕植物光系统II的研究进展却一直很缓慢。

    在3.2埃分辨率下，科学家发现，光系统II是由25个以上蛋白质亚基以及众多色素和其他辅因子组成的超大膜蛋白-色素复合物，该复合物中包含了天线系统，反应中心系统，以及一个能在常温常压下裂解水、释放氧气的放氧中心。中科院生物物理所副所长许瑞明解释：“如果把光系统II比作一个工厂，以前我们只看到过一个车间，今天终于见到了全貌。”不仅如此，科学家们还看到了这些“车间”是如何协作的，比如负责“捕捉”光线的天线系统与反应中心系统是如何识别、如何传递和转换光能的。