Мониторинг электрического тока в фотосинтетических белках
 Схематическое изображение Фотосистемы I в экспериментальной установке для измерения фототока одной молекулы. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Совместная группа ученых из Munich Technical University (Германия) и Tel Aviv University (Израиль) занималась изучением одной единственной фотосинтетической системы, известной как фотосистема I. Этот белковый комплекс состоит из хлорофилла (в него входит примерно 200 молекул хлорофилла). В природе комплекс находится в мембранах хлоропластов цианобактерий – микроорганизмов, использующих солнечный свет для производства химической энергии.
Известно, что начальные стадии этого процесса переработки энергии возможны, благодаря тому, что фотосинтетические белки поглощают свет и передают энергию и электроны. Также известно, что фотосистема I имеет превосходные оптоэлектронные свойства, но встречаются такие системы только в природе. А в идеале ученые хотели бы использовать подобные системы в искусственных фотосинтетических устройствах, которые могли бы применяться, например, в нанотехнологиях, в частности, для питания наноразмерных систем в будущем.
Чтобы решить эту задачу на практике, ученым необходимо не просто воспроизвести биологическую структуру в лаборатории, а научиться измерять и контролировать фототок, порожденный одной молекулой. Именно эту задачу взяла на себя группа ученых из Германии и Израиля. Упомянутая группа разработала методику измерения такого тока путем электрического соединения одной молекулы белка в фотосистеме I (которая при этом была собрана на плоской поверхности золота) с покрытым металлом фрагментом стекла. Стекло в данном случае играет роль противоположного электрода и источника света одновременно. При этом белковые молекулы функционализированы за счет цистеиновых групп, которые соединяют электроды при помощи ковалентной связи.
В описанной системе фототок через фотосинтетические белки измерялся с помощью сканирующего ближнепольного оптического микроскопа. Белки сначала оптически возбуждались при помощи потока фотонов, который направлялся через иглу микроскопа (при этом игла одновременно обеспечивала не только подвод фотонов, но и электрический контакт с установкой). После этого измерялся полученный фототок.
Возможности нового метода были подтверждены учеными экспериментально: исследователи смогли измерить фототок одной единственной молекулы. В данном случае он оказался равен 10 пА. Таким образом, предложенная схема может использоваться для измерения характеристик других молекулярных цепей.
Также по теме:
- Биоводород теперь можно получать даже в присутствии кислорода
- Соевый белок частично снимает симптомы жирового гепатоза
- Выявлено соединение, подавляющее процесс восстановления организма после инсульта
- Разработана методика визуализации самоорганизации белковых молекул
- Предложено средство, эффективно заживляющее раны, возникающие при сахарном диабете
Источники: