光合作用是幾乎整個地球生命的主要能源。一項發表在《自然》雜志上的新研究提供了關于進化如何優化光合作用中的光驅動電子運動以實現幾乎完美的整體效率的新見解。地球上幾乎所有生命都將光合作用的能量轉換反應作為其主要能源。這些光驅動的反應發生在植物，藻類和光合細菌中。
蛋白質的X射線結構可為科學家提供許多有關他們如何在活細胞中執行生物學任務的信息。
X射線膠片顯示蛋白質內的結構變化
在這項工作中，科學家使用了一種稱為時間分辨X射線晶體學的方法來制作蛋白質內部結構變化的影片，該蛋白質負責光合作用的光化學反應。為了達到這個目的，哥德堡大學的科學家使用了加利福尼亞州的世界**的X射線源(一種X射線自由電子激光)來檢查光合蛋白中的光合蛋白內部結構是否發生重排你的頭。值得注意的是，這些測量表明蛋白質在該時間尺度上改變了結構。
觀察到蛋白質的細微運動
哥德堡大學的科學家觀察到，這些運動非常微妙，既有電子供體(吸收光并釋放電子的化學基團)，也有電子受體(位于2 nm處并接收該電子的化學基團)。 )在300 ps(1 ps = 10 -12秒)內移動不到0.03 nm(1 nm = 10 -9 m或一毫米的百萬分之一)稱為皮秒，是百萬分之一秒的百萬分之一。
整個蛋白質還非常輕微地改變了結構，以防止電子返回到它的開始位置，否則將使反應無用。這些結果對于進化如何在數十億年的時間內優化能量轉換蛋白以使其進行氧化還原反應而不會在過程中損失能量至關重要。
哥德堡大學教授Richard Neutze說：“對細菌中光合蛋白的時間分辨晶體學研究揭示了皮秒級時空發生的蛋白結構變化如何穩定光誘導的電子運動。