Расщепление молекул воды: Российские физики создали необычный метод расщепления воды

Российские физики создали необычный метод расщепления воды

https://ria.ru/20170705/1497881082.html

Российские физики создали необычный метод расщепления воды

Российские физики создали необычный метод расщепления воды — РИА Новости, 05.07.2017

Российские физики создали необычный метод расщепления воды

Ученые из России и США разработали новый катализатор на основе наночастиц, белков бактерий и синтетических аналогов мембраны их клеток, который необычно… РИА Новости, 05.07.2017

2017-07-05T14:47

2017-07-05T14:47

2017-07-05T22:30

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1497881082.jpg?14978769771499283017

долгопрудный

сша

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2017

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

открытия — риа наука, долгопрудный, сша, московский физико-технический институт

Открытия — РИА Наука, Наука, Долгопрудный, США, Московский физико-технический институт

МОСКВА, 5 июл — РИА Новости. Ученые из России и США разработали новый катализатор на основе наночастиц, белков бактерий и синтетических аналогов мембраны их клеток, который необычно эффективно использует энергию света для расщепления воды на водород и кислород, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.

Ученые создали окна, способные извлекать «зеленое» топливо из воздуха

14 июня 2017, 15:47

«Наши лаборатории, которые занимаются мембранными белками, в частности нанодисками, в основном ориентированы на биофизические, медицинские проблемы. Но вот недавняя работа с нашими американскими коллегами показывает, что если соединить биологические и технические материалы, нанодиски можно использовать и для выделения водородного топлива», — рассказывает профессор Владимир Чупин из Московского физико-технического института (МФТИ), чьи слова передает пресс-служба вуза.

За последние годы физики создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока и наиболее удачные версии которых только приближаются к коммерческой рентабельности. Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации. 

Физики создали солнечные батареи, преобразующие СО2 в топливо

28 июля 2016, 21:00

Чупин и его коллеги нашли необычный способ повысить эффективность работы подобных катализаторов, объединив их с двумя компонентами живого мира — аналогами мембран бактерий, которые сегодня разрабатываются в МФТИ для изучения устройства белков, и белками-родопсинами. Микробы вида Halobacterium salinarum используют эти молекулы в качестве «глаз» и преобразователя энергии света в клеточную энерговалюту, молекулы АТФ.

Как показали эксперименты, которые в недавнем прошлом проводили американские коллеги российских ученых, сочетание этих белков с наночастицами оксида титана, одного из самых эффективных расщепителей воды, заметно повышает их продуктивность. Проблема заключалась в том, что и родопсины, и наночастицы должны располагаться относительно друг друга в определенном порядке, чего крайне сложно добиться, просто перемешав молекулы белков и частички катализатора.  

Эту проблему, как оказалось, можно решить при помощи нанодисков, созданных учеными из МФТИ. Как поясняет Чупин, молекулы родопсинов встроены в них уже в «правильном» виде, что облегчает задачу их соединения с частицами двуокиси титана и платины, дополнительно повышающей КПД катализатора.

Ученые создали наноматериал, вырабатывающий спирт из воздуха

13 октября 2016, 12:45

Наблюдения за работой подобного биоустройства показали, что бактериальные белки не только помогали наночастицам улавливать энергию света и использовать ее для расщепления молекул воды, но и участвовали в переносе ионов внутри раствора, ускоряя процесс производства водорода. 

Главным недостатком этой системы является то, что для ее работы нужен источник свободных электронов. Пока в этой роли выступает метиловый спирт, который можно производить из полностью натуральных источников, не используя ископаемые углеводороды.

В будущем, надеются исследователи, все компоненты этого расщепителя воды, в том числе и наночастицы, можно будет разместить внутри синтетического организма или биоконструкции, что повысит его эффективность и сделает производство «зеленого» топлива экономически выгодным.

В Германии создали вещество для расщепления воды на кислород и водород подобно растениям — Газета.Ru

В Германии создали вещество для расщепления воды на кислород и водород подобно растениям — Газета.Ru | Новости

03 октября 2022, 19:31

close

100%

Ученые разработали вещество, способное расщеплять молекулы воды на водород и кислород. Статья об этом опубликована в Nature Catalysis.

Работа была проведена Франком Вюртнером из Вюрцбургского университета. Он и его научная группа в течение многих лет работают над искусственным воспроизведением фотосистемы-II, которая в растениях связана с разложением воды в ходе фотосинтеза. Несколько лет назад им удалось создать сложную химическую систему из нескольких различных молекул на базе ионов рутения и органических веществ, которая была способна разлагать молекулы воды.

В ходе этой работы исследователям пришла в голову идея сделать из рутения искусственный фермент для разложения воды. Это было невозможно без нового каталитического центра, способного взять на себя функции сразу нескольких молекул из прошлой работы.

Руководствуясь этой идеей, ученые изучили то, как органические молекулы, окружающие атомы рутения, влияют на характер взаимодействий между водой и центром катализатора. Благодаря этому авторам удалось подобрать требуемую форму трехмерной «оболочки» вокруг ионов рутения, которая заставляла молекулы воды принять оптимальное положение для расщепления.

Впоследствии профессор Вюртнер и его коллеги синтезировали две разных формы этого катализатора, а также детально изучили их структуру и работу на практике. Эти опыты показали, что синтетический фермент действительно способен активно расщеплять воду столь же быстро, как это делает фотосистема-II. В ближайшее время ученые планируют использовать этот фермент для создания экспериментальной установки, расщепляющей воду при помощи энергии света.

Подобная технология может пригодиться для водородной энергетики, поскольку сейчас основную массу водорода извлекают из природного газа.

Ранее геологи спрогнозировали образование единого суперконтинента через 300 млн лет.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Владимир Трегубов

Жизнь взаймы

О том, как заставить деньги всего мира работать на экономику США

09:00

Дмитрий Воденников

Кто идет рядом с тобой?

О нашем поиске рая

20.05.2023, 08:32

«Дай Откусить»

Мам, дай попить!

О том, что сейчас любят подростки

19.05.2023, 08:11

Анастасия Миронова

Отдых на 120 децибел

О том, что законы в России запрещают шуметь в любое время, но о них никто не знает

18.05.2023, 11:47

Марина Ярдаева

Туда ему и дорога!

О том, почему никто не плачет по Tinder

17. 05.2023, 10:38

Splitting Water — Scientific American

• Поделиться на Facebook

• Поделиться на Twitter

• Поделиться на Reddit

• Поделиться ссылкой edIn

• Поделиться по электронной почте

• Распечатать

Сделано Вы знаете, что воду можно разделить на два составных элемента, используя всего несколько предметов домашнего обихода? Посмотрите, из чего на самом деле состоит ваша вода, в этом занятии по разрушению молекул. Все, что нужно, это немного сока! Кредит: Джордж Рецек

Ключевые понятия
Вода
Химия
Электричество
Молекулы

Введение
Пользуешься им каждый день и без него не выживешь — нет, это не интернет, а вода! Это одно из самых важных соединений в мире, и проблема становится все более важной во всем мире. Вы, наверное, слышали, что во многих местах засуха или загрязнение воды ограничивают запасы чистой питьевой воды, и эти запасы продолжают сокращаться. Размышляя об этом, задумывались ли вы когда-нибудь, почему мы не делаем воду сами? Из чего на самом деле состоит вода? В этой научной деятельности вы будете использовать энергию в виде электричества для расщепления воды на отдельные компоненты; так что соберите все материалы и приготовьтесь узнать, что это такое, — и разделите их сами!

Фон
Чтобы узнать, из чего состоит вода, полезно посмотреть на ее химическую формулу: h3O. Это в основном говорит нам о том, что молекула воды состоит из двух элементов: водорода и кислорода или, точнее, двух атомов водорода (h3) и одного атома кислорода (O). Водород и кислород являются газами при комнатной температуре. Значит ли это, что мы можем просто соединить оба газа и получить воду? Это не так просто. В уравнении отсутствует энергетическая составляющая химической реакции. Изготовление воды из ее элементов производит большое количество энергии. Химические реакции, в результате которых выделяется энергия, также называют экзотермическими реакциями. В случае водорода и кислорода выделяемая энергия настолько велика, что ее практически невозможно контролировать, и в большинстве случаев она приводит к взрыву. К счастью, эта реакция не происходит самопроизвольно, а происходит только при поджигании газовой смеси зажигалкой.

Если делать воду из ее элементов так опасно, то как насчет обратной реакции? Разделить воду на два компонента гораздо проще, и это называется электролизом воды. Получение водорода или кислорода таким способом кажется простым. Но, как вы, вероятно, подозревали, эта обратная реакция требует затрат энергии, поэтому ее также называют эндотермической реакцией. При электролизе воды источником энергии, используемой для протекания реакции, является электричество. Самый простой способ получения электричества — аккумулятор. Однако, поскольку чистая вода плохо проводит электричество, для электролиза требуется добавление электролита 9.0047, , такие как соль или кислота. Электролит растворяется в воде и разделяется на ионы (электрически заряженные частицы), которые перемещаются в растворах и таким образом могут проводить электричество. Чтобы добавить электричества в раствор, вам также понадобятся два электрических проводника, которые соприкасаются с водой. Они называются электродами и в основном представляют собой металлы или другие проводящие материалы. Когда на электроды подается электрический ток, ионы (электрически заряженные атомы) в электролите, включая положительно заряженные протоны (H ⁺ ) и отрицательно заряженные гидроксильные ионы (ОН ^— ), образующиеся в результате самоионизации воды, начинают двигаться к электроду с противоположным зарядом, где образуется либо водород, либо кислород. Вы можете убедиться в этом сами в этом упражнении и даже зафиксировать оба газа!

Материалы

• Водонепроницаемая рабочая зона
• Помощник для взрослых
• Графит для механического карандаша (достаточно толстый, чтобы не сломаться) или деревянный карандаш и нож, чтобы ваш взрослый помощник извлек графит
• Клей
• Play-Doh или другая глина
• Два или три одноразовых пластиковых стаканчика (лучше всего подходят прозрачные пластиковые стаканчики на 18 унций).
• Ножницы
• Перманентный маркер
• Две металлические кнопки
• Дистиллированная вода
• Пищевая сода
• Аккумулятор на девять вольт
• Две прозрачные соломинки (большой размер)
• Чайная ложка
• Медицинская капельница
• Таймер
• Бумажные полотенца
• Индикаторные полоски pH (дополнительно)
• Поваренная соль (хлорид натрия — NaCl) (по желанию)

Подготовка

• Ваше рабочее место должно быть водонепроницаемым; разливы воды могут произойти во время деятельности.
• Соберите свой прочный механический графитовый карандаш. Убедитесь, что у вас есть два куска длиной около 2,5 см (один дюйм). Если вы решите использовать деревянный карандаш, попросите взрослого взять нож и извлечь из карандаша графитовый грифель. (Для этого у вас также должно получиться два куска длиной примерно 2,5 сантиметра). Это будут ваши графитовые электроды.
• Аккуратно отрежьте ножницами (или отрежьте взрослым) открытый конец одного пластикового стаканчика так, чтобы он был на высоте девятивольтовой батареи. В нижней части чашки прорежьте отверстие, чтобы кончик батареи (с двумя полюсами) мог пройти через него.
• Возьмите другую чашку и держите дно этой чашки поверх девятивольтовой батареи. Несмываемым маркером на внутренней стороне чашки нарисуйте две точки внизу, где чашка соприкасается с двумя полюсами батареи.
• Снимите чашку с батареи и с помощью чертежной кнопки проделайте по одному отверстию в каждой отмеченной точке на дне пластиковой чаши.
• Осторожно вставьте два графитовых штифта (карандашного стержня) в два отверстия, по одному в каждое. Возможно, вам придется сделать отверстия немного больше, чтобы они подходили.
• Используйте клей, чтобы сделать уплотнение вокруг графитовых штифтов на внешней стороне чашки и дайте ему высохнуть. Это должно предотвратить просачивание воды. Убедитесь, что графитовые контакты не все покрыты клеем, иначе они больше не будут контактировать с батареей.
• Поместите вырезанную чашку открытой стороной вниз на батарею. Дно чашки и аккумулятор должны совпадать, образуя ровную поверхность, на которую можно поставить другую чашку.
• Поместите чашку с графитовыми штифтами на перевернутую обрезанную чашку сверху батареи. Он должен сидеть там прочно, и каждый из графитовых штифтов должен касаться одного из полюсов батареи.
• Заклейте один конец обеих соломинок для питья пластилином или пластилином.

Процедура

• Возьмите чашку с графитовыми штифтами и налейте в чашку около 300 миллилитров дистиллированной воды подальше от батареи. Убедитесь, что он не протекает. Если это так, вам может понадобиться добавить немного клея, чтобы сделать плотное соединение. Примечание. Не прикасайтесь к воде или электродам после того, как чаша будет помещена на батарею, так как вы можете почувствовать покалывание электричества в пальцах.
• Как и раньше, поместите его на перевернутую обрезанную чашку сверху батареи так, чтобы каждый из графитовых штифтов касался одного из полюсов батареи. Возможно, вам придется немного прижать его, чтобы установить хорошее соединение. Обратите внимание на два графитовых электрода. Что ты видишь? Что-то происходит на электродах?
• Снимите чашу с дистиллированной водой с аккумулятора. Насыпьте одну чайную ложку пищевой соды и размешайте ее в дистиллированной воде, пока все не растворится. Как вы думаете, что изменит пищевая сода? Какую функцию он выполняет?
• Теперь снова поставьте чашку на батарею и соедините графитовые электроды с полюсами батареи. Что вы сейчас наблюдаете? На графитовых штифтах ничего не происходит? Как вы думаете, что является продуктом реакции? Сравните реакции, происходящие на каждом из графитовых электродов. Вы видите разницу между обеими сторонами? Есть ли один графитовый электрод, на котором реакция выражена сильнее? К какому полюсу батареи подключен этот графитовый штифт, к положительному или отрицательному?
• Засуньте нос в чашку и понюхайте продукты реакции. Есть запах? Если да, то как он пахнет?
• Снова снимите чашку с батареи. С помощью пипетки наполните обе закупоренные большие соломинки раствором пищевой соды из чашки с графитовыми штифтами. Когда они наполнятся, закройте каждую одним пальцем и переверните вверх дном. Опустите их в чашку с раствором пищевой соды и осторожно поместите их поверх графитовых штифтов (по одной соломинке на каждую), чтобы соломинки оставались полностью заполненными раствором пищевой соды. Если соломинки не стоят вертикально, вы можете прислонить их к краю чашки. Как вы думаете, что будет с соломинкой?
• После того, как соломинки будут размещены поверх графитовых штифтов, поставьте чашку обратно на батарею. Оставьте его там на 10 минут и немного нажмите на чашку, чтобы убедиться, что электроды остаются подключенными и электродные реакции происходят непрерывно в течение всего этого времени. Обратите внимание на огромные соломинки, которые вы надеваете на графитовые булавки. Что происходит с водой, которую вы туда заливаете? Вы замечаете разницу между двумя уровнями воды в обеих соломинках? Какой из них выше, какой ниже; к каким полюсам батареи подключен каждый из них?
• По истечении 10 минут отметьте уровень воды в каждой соломинке несмываемым маркером. Насколько больше воды было вытеснено продуктами реакции на отрицательном полюсе по сравнению с положительным полюсом? Одинаковые, двойные или тройные?
• Дополнительно: Если у вас есть полоски pH, которые могут измерять кислотность или щелочность растворов, используйте их для измерения pH в каждой большой соломинке после того, как уровень воды упадет примерно на 50 процентов. Осторожно снимите большие соломинки с электродов и сразу же запечатайте каждую из них пальцем, как только вы оторвете ее от электродов. Убедитесь, что вы не потеряли воду, которая находится внутри, окуните тест-полоску pH внутрь. Какой цвет показывает тест-полоска и какое значение рН она представляет? Есть ли разница между растворами в двух соломинках? Чем они отличаются и почему, на ваш взгляд, это так?
• Дополнительно: Повторите эксперимент, но вместо пищевой соды в дистиллированную воду добавьте чайную ложку поваренной соли (хлорида натрия или NaCl) и дайте электролизу поработать пять минут. Изменяются ли электродные реакции? Что можно сказать о запахе продуктов реакции; Вы можете разобрать определенный запах на этот раз? Как вы думаете, почему это так?
• Дополнительно: Замените графитовые электроды металлическими кнопками. Для этого вам может понадобиться свежая чашка. Вставьте кнопки в дно чашки так, чтобы они не касались друг друга, но так, чтобы каждая из них касалась одного из полюсов батареи, как только вы поместите чашку на батарею. При использовании кнопок клеевое уплотнение не требуется. Повторите исходную процедуру, но на этот раз добавьте в дистиллированную воду одну чайную ложку поваренной соли. Наблюдайте за электродными реакциями. Что будет на этот раз? Посмотрите внимательно на контакт, который подключен к положительному полюсу аккумулятора. Вы видите другие продукты реакции, кроме газа? Как вы думаете, что произошло? Как выглядят металлические кнопки после того, как вы их снова вытащите?

Наблюдения и результаты
Удалось ли вам разделить воду на водород и кислород? Вы видели много пузырьков на обоих графитовых штифтах? Первоначально, когда вы ставили чашку с дистиллированной водой на аккумулятор, вы, вероятно, не видели, что происходит на графитовых электродах. Это связано с тем, что дистиллированная вода не очень хорошо проводит электричество, поэтому электродные реакции отсутствуют или возможны лишь незначительные реакции. Однако, если вы добавите электролиты, такие как пищевая сода, добавленные ионы могут проводить электричество, и вы должны были увидеть пузырьки газа, появляющиеся на обоих графитовых штифтах. С одной стороны, на положительном полюсе образуется кислород, тогда как на отрицательном полюсе образуется водород.

Присмотревшись, вы могли заметить, что на графитовом электроде, соединенном с отрицательным полюсом батареи, образовалось больше газа, чем на другой стороне. Сбор двух газов с помощью гигантских соломинок, вероятно, продемонстрировал это еще лучше. Через 10 минут уровень воды на отрицательном полюсе должен был быть примерно вдвое меньше, чем на положительном полюсе, а это означает, что вы собрали примерно вдвое больше газообразного водорода по сравнению с кислородом. Разница связана с тем, что на одну молекулу воды приходится два атома водорода на один атом кислорода, как объяснялось выше. Это означает, что для образования одной молекулы кислорода (O2) требуется две молекулы воды (2 ч3О). Однако в то же время из двух молекул воды (2 ч3О) можно получить две молекулы водорода (2 ч3). В то время как на электродах образуются водород и кислород, остаточными продуктами реакции из воды являются протоны (H ⁺ на стороне кислорода) и ионы гидроксила (ОН ^— на стороне водорода). Вы можете визуализировать это, поместив полоску pH в растворы в больших соломинках над каждым электродом. Раствор в соломинке, помещенной поверх электрода отрицательного полюса батареи, должен иметь щелочной pH (7 или выше), тогда как другой раствор должен быть кислым (pH менее 7).

Могут происходить и другие электродные реакции, если в растворе есть ионы, конкурирующие с образованием водорода или кислорода. Возможно, вы заметили, что после того, как вы добавили соль (хлорид натрия) в электролит, он начал пахнуть, как в бассейне. Вместо кислорода на положительном полюсе батареи вырабатывается хлор, который также используется для дезинфекции воды в бассейне. Если вы использовали металлические кнопки в качестве электродов вместо графитовых штифтов, металл (обычно сталь или латунь) будет растворяться или подвергаться коррозии на положительном полюсе батареи, и вместо (или в дополнение) к выделению газа вы должны увидеть, что металлическая кнопка становится красно-коричневой. Это свидетельствует о том, что электролиз — это не только способ расщепления воды на компоненты, но и способ запуска других реакций, которые в противном случае не происходили бы самопроизвольно.

Очистка
Вытрите любые разливы полотенцем. Вылейте воду с электролитом (пищевой содой или солью) в канализацию. Выньте электроды (графитовые штифты или металлические кнопки) из чашек и выбросьте их в мусорное ведро. Выбросьте пластиковые стаканчики и запечатанные большие соломинки в мусорное ведро. Вы можете повторно использовать девятивольтовую батарею.

Еще для изучения
Почему мы не можем производить воду?, из книги «Как это работает»
Химия воды, из книги Джилл Грейнджер
«Электролиз воды — водород и кислород из воды», от «Альтернативное обучение»
«Топливные элементы — подпитка будущего!» от Science Buddies
Научная деятельность для всех возрастов!

ОБ АВТОРЕ(АХ)

Механизм расщепления воды и образования кислорода при фотосинтезе

Сохранить цитату в файл

Формат:

Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Электронная почта:

(изменить)

Который день?

Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый будний день

Который день?

ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота

Формат отчета:

SummarySummary (text)AbstractAbstract (text)PubMed

Отправить максимум:

1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

. 2017 3 апреля; 3:17041.

doi: 10.1038/nplants.2017.41.

Джеймс Барбер
¹

принадлежность

• ¹ Факультет естественных наук, Имперский колледж Лондона, здание сэра Эрнста Чейн, кампус Южного Кенсингтона, Лондон, SW7 2AZ, Великобритания.

• PMID:

  28368386

• DOI:

  10. 1038/растения.2017.41

Джеймс Барбер.

Нат растения.

2017 .

. 2017 3 апреля; 3:17041.

doi: 10.1038/nplants.2017.41.

Автор

Джеймс Барбер
¹

принадлежность

• ¹ Факультет биологических наук, Имперский колледж Лондона, здание сэра Эрнста Чейн, кампус Южного Кенсингтона, Лондон, SW7 2AZ, Великобритания.

• PMID:

  28368386

• DOI:

  10.1038/растения.2017.41

Абстрактный

Солнечный свет поглощается фотосинтезирующими организмами и преобразуется в химическую энергию. В основе этого процесса лежит самая фундаментальная реакция на Земле — расщепление воды на элементарные составляющие под действием света. Таким образом высвобождается молекулярный кислород, поддерживая аэробную атмосферу и создавая озоновый слой. Высвобождающийся водород используется для преобразования двуокиси углерода в органические молекулы, которые составляют жизнь и являются источником ископаемого топлива. Окисление этих органических молекул путем дыхания или горения приводит к рекомбинации накопленного водорода с кислородом, высвобождая энергию и преобразуя воду. Это расщепление воды достигается ферментной фотосистемой II (ФСII). Его появление не менее 3 миллиардов лет назад и связь через цепь переноса электронов с фотосистемой I непосредственно привели к возникновению эукариотических и многоклеточных организмов. До этого биологические организмы зависели от доноров водорода/электронов, таких как H ₂ S, NH ₃ , органические кислоты и Fe ²⁺ , запасы которых были ограничены по сравнению с океанами жидкой воды. Тем не менее, вполне вероятно, что вода также использовалась в качестве источника водорода до появления ФС II, как это наблюдается сегодня в анаэробных прокариотических организмах, которые используют монооксид углерода в качестве источника энергии для расщепления воды. Фермент, который катализирует эту реакцию, представляет собой дегидрогеназу моноксида углерода (CODH). Сходство между ФС II и железо- и никельсодержащей формой этого фермента (Fe-Ni CODH) предполагает возможный механизм образования фотосинтетической связи O-O.

Похожие статьи

• Расщепление воды с помощью солнечной энергии обеспечивает решение энергетической проблемы, лежащей в основе изменения климата.

  Барбер Дж.

  Барбер Дж.
  Биохим Сок Транс. 2020 18 декабря; 48 (6): 2865-2874. дои: 10.1042/BST20200758.
  Биохим Сок Транс. 2020.

  PMID: 33242067
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

• Фотосинтетическое расщепление воды катализатором Mn4Ca2+OX фотосистемы II: его структура, устойчивость и механизм.

  Барбер Дж.

  Барбер Дж.
  Q Rev Biophys. 2017 янв;50:e13. doi: 10.1017/S0033583517000105.
  Q Rev Biophys. 2017.

  PMID: 29233225

  Обзор.

• Строение фотосистемы II и механизм окисления воды при фотосинтезе.

  Шэнь младший.

  Шен Дж.Р.
  Annu Rev Plant Biol. 2015;66:23-48. doi: 10.1146/annurev-arplant-050312-120129. Epub 2015 26 февраля.
  Annu Rev Plant Biol. 2015.

  PMID: 25746448

  Обзор.

• Продвижение к молекулярному механизму окисления воды в фотосистеме II.

  Vinyard DJ, Брудвиг Г.В.

  Виньярд DJ и др.
  Annu Rev Phys Chem. 2017 5 мая; 68:101-116. doi: 10.1146/annurev-physchem-052516-044820. Epub 2017 2 февраля.
  Annu Rev Phys Chem. 2017.

  PMID: 28226223

  Обзор.

• Принципы, эффективность и принципиальный характер преобразования солнечной энергии в фотосинтетическое окисление воды.

  Дау Х, Захариева И.

  Дау Х и др.
  Acc Chem Res. 2009 21 декабря; 42 (12): 1861-70. doi: 10.1021/ar

5y.
Acc Chem Res. 2009.

PMID: 19908828

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Почему марганец так ценен для бактериальных патогенов?

  Чапек Ю., Вечерек Б.

  Чапек Дж. и соавт.
  Front Cell Infect Microbiol. 2023 3 фев; 13:943390. doi: 10.3389/fcimb.2023.943390. Электронная коллекция 2023.
  Front Cell Infect Microbiol. 2023.

  PMID: 36816586
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

• Биоинспирированный и биопроизводный водный электрокатализ.

  Баррио Дж., Педерсен А., Фаверо С., Луо Х., Ван М., Сарма С.К., Фэн Дж., Нгок ЛТТ, Келлнер С., Ли А.И., Хорхе Собридо А.Б., Титиричи М.М.

  Баррио Дж. и др.
  Chem Rev. 2023 8 марта; 123(5):2311-2348. doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00429. Epub 2022 10 ноября.
  Химическая версия 2023.

  PMID: 36354420
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

• Имитация центра выделения кислорода при фотосинтезе.

  Чен И, Сюй Б, Яо Р, Чен С, Чжан С.

  Чен Ю и др.
  Фронт завод науч. 2022 7 июля; 13:929532. doi: 10.3389/fpls.2022.929532. Электронная коллекция 2022.
  Фронт завод науч. 2022.

  PMID: 35874004
  Бесплатная статья ЧВК.