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植物如何發散過多的光能

捕光複合體II（LHCII）。圖片來源：維基百科
光合作用（photosynthesis）就是植物以葉綠素（chlorophyll）將光能捕捉下來，產生能量（ATP）與電子（NADPH），用來還原二氧化碳（CO2）產生醣類的過程。說來好像非常簡單，但是在日正當中時，因為無法移動的關係，植物總是會被迫吸收過多的光能。

這些光能如果不排除，就會在植物細胞內遊走，產生自由基，對植物造成傷害。要如何把這些過多的光能給發散掉呢？在教科書裡面總是提到兩個很重要的蛋白質複合體：捕光複合體I與捕光複合體II（light harvesting complex，LHC）。捕光複合體們不只有葉綠素、還有類胡蘿蔔素（carotenoids）。據信，類胡蘿蔔素會將葉綠素所吸收的過多的光能給發散掉，這樣就不會生成自由基來傷害植物了。

說是這麼說，但是誰也沒真的觀察到葉綠素直接把光能傳遞給類胡蘿蔔素過。沒看到過是因為光能傳遞的速度實在太快以及光能的波長未知。

2017年，麻省理工學院的研究團隊建立了一個新的技術，可以觀察10-15秒的能量傳遞，而且從紅光到藍光的範圍都可以看到。於是他們將捕光複合體II放在脂質所構成的奈米盤中進行觀察。這是第一次直接觀察到葉綠素將光能直接傳遞給類胡蘿蔔素。

雖然看到了，但究竟是什麼引發葉綠素將光能傳給類胡蘿蔔素，而不是傳遞給光系統呢？這就需要更多的研究來加深理解了。

參考文獻：

Minjung Son, Alberta Pinnola, Samuel C. Gordon, Roberto Bassi, Gabriela S. Schlau-Cohen. Observation of dissipative chlorophyll-to-carotenoid energy transfer in light-harvesting complex II in membrane nanodiscs. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15074-6
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