06 juli, 2011

Livets enzym

På den pågående ISACS4-konferensen på MIT under titeln "Challenges in renewable energy" handlar mycket om kemin bakom vattendelning med hjälp av ljus. Vattendelning är kärnan i den process som vi känner som fotosyntes. Även om fotosyntes oftast är sett som produktion av organiska molekyler från koldioxid, vatten och ljus så är det i delningen av vatten till syre och väte som nästan all energi utvinns. Därför är det naturligt att mycket av diskussionerna här handlar om just vattendelning och möjligheterna för artificiell fotosyntes.
Speciellt har det varit mycket uppmärksamhet kring en artikel som publicerades i Nature* för två veckor sedan där strukturen hos enzymet som är ansvarigt för vattendelningen bestämts i detalj. Enzymet kallas Photosystem II (PSII) och är en av de allra viktigaste byggstenarna för livet på jorden. Så mycket att en av talarna kallade det för livets enzym.

Att känna till strukturen hos enzymet är inte bara viktigt ur en grundforskningssynvinkel, det hjälper även till att tillverka konstgjorda katalysatorer för vattendelning. En av de mer uppmärksammade är det artificiella löv som nyligen presenterades av konferensens ordförande Dan Nocera. Det är en stålskiva med katalysator för syreproduktion på ena sidan och väteproduktion på andra. (En prototyp finns redan utställd på MIT museum). Det är ett stort framsteg, men det är fortfarande mycket forskning som behövs innan vi kan säga att problemet med vattendelning är löst, vilket skulle vara ett viktigt steg mot en grönare energiframtid. Vätet från vattendelning kan inte bara användas direkt som bränsle, t.ex. i en bränslecell för att generera elektrisk energi det kan även kombineras med med koldioxid för att ge olika flytande bränslen. Som en intressant sidonot kan man nämna att Nocera kallade växternas förmåga att använda det frigjorda vätet att tillverka socker en "intressant ingenjörslösning" för att de inte kan lagra väte i gasform.

ISACS4 är en intressant konferens om ett mycket intressant och aktivt område där många av världens främsta fysikalkemister är verksamma.

* Nature 473, 55 (2011).


Location:Cambridge, Ma

2 kommentarer:

Maria Abrahamsson sa...

Det låter som om att allt är sig likt på konferenserna i " mitt " fält :) dock, som en av dem som jobbat i det här fältet i ett tag (utan att för den skull antyda att jag på något sätt skulle tillhöra de världsledande fysikalkemister som talas om i bloggposten) så misstänker jag att den nya kristallstrukturen för PSII, hur coolt det än är att man nu vet exakt hur Mn och Ca sitter i förhållande till varandra, inte kommer att lösa vattenoxideringsproblemet. Men jag kan lätt föreställa mig ungefär hur Nocera & co har låtit, och det är förvisso supercoolt att det nu finns teknik som ger oss möjlighet att studera hur olika atomer i enzym och proteiner sitter i förhållande till varandra på ångströmskala, men för att på allvar lösa vattendelningsproblemet så tror jag att det krävs funktions- snarare än strukturefterapning. Men de närmare detaljerna rörande detta tror jag att jag väntar med tills jag har slutat ha semester...

mjn sa...

Vad gäller strukturen så är det mest att man nu kan se alla vattenliganderna som drar till sig intresse. Men det är nog för att Ca-Mn-strukturen var just den man gissat sedan tidigare. 
Vad gäller att härma strukturen så håller jag med om att det inte nödvändigtvis är en väg framåt, men den kan ge information om vilka vägar som är möjliga. Noceras löv har en liknande struktur som det aktiva centret i PSII, men det verkar vara mer en slump än en medveten design. Å andra sidan så ger det en indikation om varför det funkar så bra det gör.