Los científicos y la Fotosíntesis
Un equipo internacional de científicos, entre ellos dos de la Universidad Estatal de Arizona, ha dado un importante paso más cerca de desentrañar los secretos de la fotosíntesis, y posiblemente a combustibles más limpios.
Las plantas y algas, así como las cianobacterias, la fotosíntesis utilizan para producir oxígeno y de "combustibles", este último oxidables ser como los hidratos de carbono y el hidrógeno. Hay dos complejos pigmento-proteína que las reacciones orquestar primarios de la luz en la fotosíntesis oxigénica: fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII). Comprender cómo estos fotosistemas trabajar su magia es uno de los objetivos largamente buscado de la bioquímica.
Los científicos de ASU de trabajo con colaboradores en el Instituto Max Planck de Mülheim ad Del Ruhr en Alemania han estado investigando el centro de reacción de la ISP.
Ellos han hecho una observación importante es que la tuerca de cáscara en el título de un artículo publicado en la edición temprana en línea de los procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS).
Kevin Redding, un profesor asociado en el departamento de química y bioquímica en la Facultad de Artes Liberales y Ciencias, que está dirigiendo la investigación de la ASU. Su laboratorio creado mutaciones en un solo alga verde unicelular (Chlamydomonas reinhardtii o 'clamidiasis "para abreviar). El uso de estos mutantes, Redding y colaboradores han demostrado que la luz primaria ha disparado evento de transferencia de electrones en el centro de reacción de PSI puede iniciarse de forma independiente en cada una de sus ramas paralelas. Al mismo tiempo, demostraron que el PSI cuenta con dos dispositivos de separación de carga que efectivamente trabajan en paralelo para aumentar la eficiencia global de transferencia de electrones.
"Aunque sabíamos que las dos ramas se utilizaban en la ISP, y que nuestro mutaciones tuvo un efecto en la utilización relativa de cada vía, lo que no sabía era cómo estas mutaciones estaban teniendo su efecto", explicó Redding. "Unraveling que ha llevado al descubrimiento de cómo la separación de carga - el momento en que la energía electromagnética se convierte en energía química - que realmente ocurre".
El equipo del Instituto Max Planck (MPI) fue dirigido por Alfred Holzwarth. Sus compañeros de trabajo, Marc Müller y Chavdar Slavov, utiliza láseres que envió a pulsos de luz duradera sólo 60 millonésimas de una milmillonésima de segundo, para investigar los procesos de transferencia de electrones en las dos ramas de la ISP. Esto les permitió mirar a eventos muy temprano en el mecanismo de la fotosíntesis, los hechos ocurridos en tan sólo pocos picosegundos (una millonésima de una millonésima de segundo), que es un tiempo tan corto que un átomo de celosía típica sólo podía ejecutar una docena de oscilaciones en su sitio en la red.
Este experimento extremadamente sofisticados y de análisis de dos años de trabajo de laboratorio de Rajiv Luthra, un estudiante graduado en el laboratorio de Redding, para preparar una muestra de la pureza suficiente para su uso. Para interpretar las observaciones, los investigadores del MPI tuvo que desarrollar un enfoque específico de modelado cinética que les permite estimar la tasa de transferencia de electrones individuales en las dos ramas. Comparación de los mutantes en cuenta en cada rama con los no-PSI mutante fue crucial para desentrañar estos precios.
La investigación actual es importante por dos razones distintas. En primer lugar, una comprensión de cómo estos complejos procesos de trabajo en la naturaleza es crucial para el futuro de la investigación fundamental en los centros de reacción fotosintética, y este descubrimiento puede ser universal. En segundo lugar, el uso de dos dispositivos de separación de la carga de trabajo en colaboración para maximizar la eficiencia es un tema de diseño que bien puede ser aplicado en los futuros esfuerzos para crear dispositivos artificiales de fotosíntesis.
Nuestra sociedad tiene necesidad urgente de una fuente renovable de combustible que se distribuye geográficamente, abundante, barata y ambientalmente limpia. El uso de energía solar para producir un combustible limpio, como el hidrógeno es esencialmente el único proceso que puede cumplir estos criterios en una escala lo suficientemente grande como para satisfacer las demandas energéticas del mundo. Redding es también un miembro de la EOD, financiado Frontera Centro de Investigación de la Energía (dirigido por Devens Gust, profesor de química y bioquímica de la ASU). Su objetivo es producir un combustible limpio y renovable imitando el proceso natural de la fotosíntesis.
Las plantas y algas, así como las cianobacterias, la fotosíntesis utilizan para producir oxígeno y de "combustibles", este último oxidables ser como los hidratos de carbono y el hidrógeno. Hay dos complejos pigmento-proteína que las reacciones orquestar primarios de la luz en la fotosíntesis oxigénica: fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII). Comprender cómo estos fotosistemas trabajar su magia es uno de los objetivos largamente buscado de la bioquímica.
Los científicos de ASU de trabajo con colaboradores en el Instituto Max Planck de Mülheim ad Del Ruhr en Alemania han estado investigando el centro de reacción de la ISP.
Ellos han hecho una observación importante es que la tuerca de cáscara en el título de un artículo publicado en la edición temprana en línea de los procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS).
Kevin Redding, un profesor asociado en el departamento de química y bioquímica en la Facultad de Artes Liberales y Ciencias, que está dirigiendo la investigación de la ASU. Su laboratorio creado mutaciones en un solo alga verde unicelular (Chlamydomonas reinhardtii o 'clamidiasis "para abreviar). El uso de estos mutantes, Redding y colaboradores han demostrado que la luz primaria ha disparado evento de transferencia de electrones en el centro de reacción de PSI puede iniciarse de forma independiente en cada una de sus ramas paralelas. Al mismo tiempo, demostraron que el PSI cuenta con dos dispositivos de separación de carga que efectivamente trabajan en paralelo para aumentar la eficiencia global de transferencia de electrones.
"Aunque sabíamos que las dos ramas se utilizaban en la ISP, y que nuestro mutaciones tuvo un efecto en la utilización relativa de cada vía, lo que no sabía era cómo estas mutaciones estaban teniendo su efecto", explicó Redding. "Unraveling que ha llevado al descubrimiento de cómo la separación de carga - el momento en que la energía electromagnética se convierte en energía química - que realmente ocurre".
El equipo del Instituto Max Planck (MPI) fue dirigido por Alfred Holzwarth. Sus compañeros de trabajo, Marc Müller y Chavdar Slavov, utiliza láseres que envió a pulsos de luz duradera sólo 60 millonésimas de una milmillonésima de segundo, para investigar los procesos de transferencia de electrones en las dos ramas de la ISP. Esto les permitió mirar a eventos muy temprano en el mecanismo de la fotosíntesis, los hechos ocurridos en tan sólo pocos picosegundos (una millonésima de una millonésima de segundo), que es un tiempo tan corto que un átomo de celosía típica sólo podía ejecutar una docena de oscilaciones en su sitio en la red.
Este experimento extremadamente sofisticados y de análisis de dos años de trabajo de laboratorio de Rajiv Luthra, un estudiante graduado en el laboratorio de Redding, para preparar una muestra de la pureza suficiente para su uso. Para interpretar las observaciones, los investigadores del MPI tuvo que desarrollar un enfoque específico de modelado cinética que les permite estimar la tasa de transferencia de electrones individuales en las dos ramas. Comparación de los mutantes en cuenta en cada rama con los no-PSI mutante fue crucial para desentrañar estos precios.
La investigación actual es importante por dos razones distintas. En primer lugar, una comprensión de cómo estos complejos procesos de trabajo en la naturaleza es crucial para el futuro de la investigación fundamental en los centros de reacción fotosintética, y este descubrimiento puede ser universal. En segundo lugar, el uso de dos dispositivos de separación de la carga de trabajo en colaboración para maximizar la eficiencia es un tema de diseño que bien puede ser aplicado en los futuros esfuerzos para crear dispositivos artificiales de fotosíntesis.
Nuestra sociedad tiene necesidad urgente de una fuente renovable de combustible que se distribuye geográficamente, abundante, barata y ambientalmente limpia. El uso de energía solar para producir un combustible limpio, como el hidrógeno es esencialmente el único proceso que puede cumplir estos criterios en una escala lo suficientemente grande como para satisfacer las demandas energéticas del mundo. Redding es también un miembro de la EOD, financiado Frontera Centro de Investigación de la Energía (dirigido por Devens Gust, profesor de química y bioquímica de la ASU). Su objetivo es producir un combustible limpio y renovable imitando el proceso natural de la fotosíntesis.
Cortesías: Science Daily
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