为什么光合作用对某些植物比其他植物更好

RuBisCO在光合作用中起着关键作用，是世界上最丰富的酶之一。日本的一个研究小组已经揭示了RuBisCO活性位点的电荷分布与酶识别二氧化碳的能力有关。这一发现可能有助于提高RuBisCO的二氧化碳固定能力，从而提高植物的光合作用速率，增加食物供应并降低二氧化碳排放。该研究结果于2月28日在生化学会交易中发表。

这项联合研究由副教授Hiroki Ashida(神户大学人类发展与环境研究生院)名誉教授Akiho Yokota(奈良科学技术研究所)和副教授Eiichi Mizohata(大阪大学应用化学系)领导。

的RuBisCO(简称核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶)是负责催化二氧化碳固定在光合作用，它转换CO处理2从大气成糖和碳水化合物。然而，它不是一种有效的酶-它有时错误氧为CO 2，并最终催化氧以及固定二氧化碳。此CO的差歧视2，以高浓度存在于地球的当前气氛中的氧结合，严重限制了CO 2 -定影反应。RuBisCO作为CO 2固定酶的不良性能限制了植物和藻类的光合能力。

有趣的是，的RuBisCO的能力来识别CO 2不同，取决于光合生物体。RuBisCO的CO 2 识别以下列顺序(从低到高)改善生物体：蓝藻，绿藻(衣藻)，植物(水稻)和红藻(Gardieria)。RuBisCO在绿藻，植物和红藻中的CO 2识别值分别是蓝藻的1.5倍，2倍和6倍。

为了阐明导致这些不同CO 2识别水平的原因，该团队对不同RuBisCO酶的三维结构进行了详细分析和比较。在分析了RuBisCO活性部位表面的电荷分布后，他们发现RuBisCO中活性位点显示负电荷，CO 2识别率低，而RuBisCO中的电荷趋于中性，CO 2识别率高。通常，具有中性电荷的结构和位点与氧的结合亲和力低。由此可见，RuBisCO活性位点表面的电荷分布是活性位点附近CO 2和氧的相对丰度的决定因素。CO 2在活性部位表面上具有中性电荷的RuBisCO中的浓度较高，因此这些类型表现出优异的CO 2识别能力。

到目前为止，研究人员已经尝试提高RuBisCO 的CO 2识别能力，期望这会提高植物的光合能力，但他们不确定要设计什么样的RuBisCO。基于这一新发现，我们可以创建具有高CO 2识别能力的RuBisCO 。我们希望这可以用于改善植物的光合能力，增加粮食供应，降低CO 2的水平，并加速生产替代燃料。

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