Новости химической науки > Биолюминесценция дает новые силы фотосинтезу

Фотосинтез – процесс, в ходе которого энергия света преобразуется в химическую энергию за счет конверсии диоксида углерода и воды в углеводы и кислород.

Известно немалое количество работ, в ходе которых в качестве источника света, альтернативного солнечному, использовались светоизлучающие диоды [light emitting diodes (LED)] и флуоресцентные лампы, биолюминесцентные источники света изучены гораздо в меньшей степени. Тем не менее, к преимуществам биолюминесценции можно отнести отсутствие побочного выделения тепла, высокоэффективная эффективность конверсии энергии, а также отсутствие необходимости в использовании электрических схем для источников света.

Синяя люминесценция, проявляющаяся при окислении люминола перекисью водорода в присутствии пероксидазы хрена, может давать энергию, необходимую для процесса фотосинтеза. (Рисунок из Chem Commun., 2013, DOI: 10.1039/c3cc45264f)

Китайские исследователи сообщают, что в отсутствие солнечного света биолюминесценция может поставлять энергию, необходимую для протекания процесса фотосинтеза.

При окислении люминола до его дианионной формы действием пероксида водорода в присутствии фермента пероксидазы, выделенной из хрена, вещество проявляет интенсивно-синюю люминесценцию. В общем случае, растения, растущие в условиях облучения синим светом, развиваются быстрее, чем растения под источниками красного или зеленого света.

Использовав эту информацию, исследователи из группы Шу Вонга (Shu Wang), работающие в Академии Наук Китая в Пекине, продемонстрировали, что синее люминесцентное излучение люминола может инициировать процесс фотосинтеза в листьях герани. Также было обнаружено, что скорость накопления углеводов зависит от интенсивности биолюминесценции, эту интенсивность можно изменять за счет варьирования концентрации люминола.

Фотосинтез представляет собой один из наиболее важных процессов на Земле. Однако, как подчеркивает Хироси Имахори (Hiroshi Imahori), эксперт по биомиметических системам для искусственного фотосинтеза из Университета Киото, фотосинтез существенно зависит от источника света, и жесткие условия могут ограничить фотосинтетическую активность. По словам Имахори, результаты исследования Вонга демонстрируют потенциал в применении биофотолюминесцентных систем в качестве источника энергии для фотосинтеза.

Вонг предполагает, что фотосинтез, работающий за счет энергии биолюминесценции, может применяться в экстремальных условиях – например, в ходе полярной ночи или на определенной глубине под уровнем моря или земли. Открытие китайских ученых также может оказаться полезным для изучения особенностей связи фотосинтеза морских растений и биолюминесцирующего планктона.

Источник: Chem Commun., 2013, DOI: 10.1039/c3cc45264f

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология