Connect with us

Znanost

Biljke i životinje

Znanstvenici otkrili misteriju važnog koraka u fotosintezi

Međunarodni tim znanstvenika, uključujući i dva s Arizona State University, poduzeo je značajne korake prema otkrivanju tajne fotosinteze, a možda i prema čistijem gorivu.

Biljke i alge, kao i cijanobakterije, koriste fotosintezu za proizvodnju kisika i “goriva”, kasnije oksidirajući tvari poput ugljikohidrata i vodika. Postoje dva proteinska pigment kompleksa koji dirigiraju primarnim reakcijama svjetlosti u oksidativnoj fotosintezi: fotosistem I (PSI) i fotosistem II (PSII). Razumijevanje kako ova dva fotosistema proizvode tu magiju, je jedno od dugo traženih ciljeva biokemije.

Znanstvenici s ASU koji rade sa suradnicima na Institutu Max Planck u Mülheimu istražuju centar PSI reakcija. Svoje tvrdnje objavili su u online izdanju Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Kevin Redding, izvanredni profesor u Zavodu za kemiju i biokemiju na College of Liberal Arts and Sciences, vodi istraživanje na ASU. Njegov laboratorij je stvorio mutacije u jednostaničnim zelenim algama (Chlamydomonas reinhardtii ili skraćeno `Chlamy`). Koristeći ove mutante, Redding i suradnici su pokazali da se događaj primarnog pogođanja elektrona svjetlošću u centru PSI reakcije može pokrenuti neovisno u svakoj od svojih paralelnih grana. U isto vrijeme, pokazali su da PSI ima dva uređaja razdvajanja naboja koji učinkovito rade paralelno kako bi povećali ukupnu efikasnost prijenosa elektrona.

“Iako smo znali da se obje grane koriste u PSI i da je naša mutacija imala relativnu korist svaki put, ono što nismo znali je kako te mutacije imaju učinak”, objasnio je Redding. “Razjašnjavanje koje je dovelo do otkrića kako se razdvajanje naboja – trenutak kada se elektromagnetska energija pretvara u kemijsku energiju – zapravo događa.”

Tim na Institutu Max Planck (MPI) vodio je Alfred Holzwarth. Njegovi suradnici, Marc Müller i Chavdar Slavov, koristili su lasere koji šalju impulse svjetlosti u trajanju samo 60 milijuna jednog milijarditog dijela sekunde, da ispitaju procese prijenosa elektrona u dvije grane u PSI. To im je omogućilo da pogledaju vrlo rana događanja u fotosintetskom mehanizmu, gdje se odvijaju događaji u samo nekoliko piko sekunda (milijunti dio milijuntog dijela sekunde), što je prekratko vrijeme da tipične rešetke atoma izvedu samo desetak oscilacija na rešetkama svojih stranica.

Ovaj iznimno sofisticirani eksperiment i analize zahtijevali su dvije godine laboratorijskog rada od Rajiva Luthre, apsolventa u laboratoriju Redding, da pripremi uzorak dovoljne čistoće za korištenje. Da bi protumačili opažanja, istraživači na MPI su morali razviti određeni pristup kinetičkog modeliranja koji im je omogućio da procijene individualne stope prijenosa elektrona između dvije grane. Usporedba mutanata napravljena u svakom ogranku s nemutantima PSI bila je presudna u razmrsivanju te stope.

Trenutna istraživanja važna su iz dva zasebna razloga. Prvo, razumijevanje kako ti složeni procesi rade u prirodi ključno je za buduća temeljna istraživanja u fotosintetskim reakcijskim centrima, a ovo otkriće bi moglo biti univerzalno. Drugo, korištenje dva uređaja radi razdvajanja naboja u suradnji, kako bi se povećala učinkovitost, predmet je dizajna i moglo bi biti dobro primjenjeno u budućim pokušajima stvaranja umjetnog fotosintetskog uređaja.

Našem društvu je hitno potreban obnovljivi izvor goriva koji je široko distribuiran geografski, u izobilju, jeftin i ekološki čist. Korištenje solarne energije za proizvodnju čistog goriva kao što je vodik, u suštini je proces koji jedini može zadovoljiti te kriterije na razini dovoljno velikoj kako bi se zadovoljile svjetske energetske potrebe. Redding je također član DOE-funded Energy Frontier Research Center (na čelu s Devens Gust, profesorom kemije i biokemije na ASU). Njegov cilj je proizvesti čisto, obnovljivo gorivo koje oponaša prirodni proces fotosinteze.

Izvor: sciencedaily.com

Tražili ste na googlu:

reaction center

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Biljke i životinje

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh