Die Photosynthese ist der größte natürliche Prozess auf der Erde, der Sonnenlicht in großem Umfang in chemische Energie umwandelt und das Leben erhält. Grundsätzlich gibt es zwei aufeinanderfolgende Stufen der oxygenen Photosynthese, von denen die lichtabhängigen Reaktionen im Photosystem II (PSII) und im Photosystem I (PSI) die Oxidation von H2O zu molekularem Sauerstoff und die Produktion von Reduktionskraft (NADPH und ATP) ermöglichen ), während allgemein bekannt ist, dass die CO2-Assimilation lange nach der Sauerstoffentwicklung und der NADP+-Reduktion über lichtunabhängige Reaktionen im Stroma stattfindet.
Es besteht weitgehend Einigkeit darüber, dass bei lichtabhängigen Reaktionen CO2 (oder Bikarbonat) nicht als Substrat reduziert wird, sondern eine einzigartige stimulierende Rolle bei der O2-Entwicklung spielt, nämlich der sogenannte Bikarbonat-Effekt. Die Rolle des Bicarbonat-Effekts sowie der Bicarbonat-Bindungsstellen in PSII wurde seit den 1970er Jahren intensiv untersucht, wobei bisher einige wichtige Schlussfolgerungen gezogen wurden. Es wird jedoch angenommen, dass CO2 (oder Bikarbonat) in PSII nur eine unterstützende Rolle während der Wasseroxidation spielt, anstatt von PSII „assimiliert“ zu werden.
Kürzlich berichtete ein Forscherteam der Dalian University of Technology, des Dalian Institute of Chemical Physics, der Chinese Academy of Sciences, China, und der University of Illinois in Urbana-Champaign, USA, zum ersten Mal über eine lichtgetriebene CO2-Assimilation durch den PSII-Kern Komplex, wo die Bildung von Methanol (CH3OH) zusammen mit der Sauerstoffentwicklung durch In-situ-Massenspektrometrie, Gaschromatographie und Isotopenmarkierungsexperimente validiert wird.
Eine solch ungewöhnliche CO2-Assimilation ist wahrscheinlich ein gleichzeitiges Ereignis zusammen mit dem üblichen Elektronentransfer, der bei normaler lichtunabhängiger Assimilation auftritt. Diese Entdeckung ist außergewöhnlich und von großer Bedeutung, da sie unser Verständnis des Mechanismus der Photosynthese erheblich verändern könnte.
Die Ergebnisse wurden im veröffentlicht Chinesisches Journal für Katalyse.
Mehr Informationen:
Yuehui Li et al., Lichtgetriebene CO2-Assimilation durch Photosystem II und ihre Beziehung zur Photosynthese, Chinesisches Journal für Katalyse (2022). DOI: 10.1016/S1872-2067(22)64170-6