Tema

Vattenspjälkning avgörande steg i fotosyntesen

Håkan Nilssons avhandling visar några av de grundläggande kemiska reaktioner som ett artificiellt system för fotosyntes kan baseras på.

Fotosyntesen i växter, alger och vissa bakterier omvandlar energin från solljus till kemiskt bunden energi. I denna cykliska process spjälkas två stycken vattenmolekyler i dess beståndsdelar: fyra stycken vätejoner, fyra stycken elektroner samt molekylärt syre.

– Resultaten från min forskning visar var dom två vattenmolekylerna troligtvis är lokaliserade ögonblicket innan dom spjälkas. Dessutom visar mina resultat på en möjlig reaktionsmekanism för vattenspjälkningen, säger Håkan Nilsson.

De nya rönen är intressanta ur ett grundforskningsperspektiv för att förstå hur fotosyntesen i växter, alger och vissa bakterier fungerar. Därutöver är resultaten intressanta för den tillämpade forskningen inom artificiell fotosyntes. En av förhoppningarna med artificiell fotosyntes är att skapa en molekyl som imiterar den naturliga vattenspjälkningsprocessen och därigenom producerar vätgas, framtidens energibärare.

I sin forskning har Håkan Nilsson använt sig av isotop-inmärkt vatten och isolerade fotosynteskomplex från cyanobakteriers fotosystem II för att studera hur vattenmolekylerna oxideras vid fotosyntesen. Det är känt sedan tidigare att dessa vattenmolekyler binder in till ett kluster av tio atomer (Mn4CaO5) och att detta kluster ackumulerar energi via solljuset vilket slutligen leder till att vattenmolekylerna oxideras till fyra stycken vätejoner, fyra stycken elektroner samt molekylärt syre. Han har mätt hur bindningen av vattenmolekyler till Mn4CaO5 klustret förändras allteftersom energin till vattenoxidationen ackumuleras i Mn4CaO5 klustret.

FAKTA
Torsdagen den 20 mars försvarar Håkan Nilsson, kemiska institutionen vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln Substrate water binding to the oxygen-evolving complex in photosystem II. Svensk titel: Vattenmolekylens substratbindning till det syregenererande komplexet i fotosystem II. Disputationen äger rum klockan 10.00 i stora hörsalen (KB3B1), KBC-huset. Fakultetsopponent är professor Robert L. Burnap, Department of Microbiology and Molecular Genetics, Oklahoma State University.

Avhandlingen är publicerad digitalt. Länk till tidskriften: http://rstb.royalsocietypublishing.org

Vattenspjälkning avgörande steg i fotosyntesen

 lästid ~ 1 min