16:08 2023-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ „Hack-ul” fotosintezei ar putea duce la noi moduri de generare a energiei regenerabile
_ „Hack” de fotosinteză ar putea duce la noi moduri de generare a energiei regenerabile
Cercetătorii au „piratat” primele etape ale fotosintezei, mașina naturală care alimentează marea majoritate a vieții de pe Pământ și au descoperit noi modalități de a extrage energie din proces, un descoperirea care ar putea duce la noi moduri de a genera combustibil curat și energie regenerabilă.
O echipă internațională de fizicieni, chimiști și biologi, condusă de Universitatea din Cambridge, a putut studia fotosinteza – procesul prin care plantele, algele și unele bacterii convertesc lumina solară în energie – în celulele vii la o scară de timp ultrarapidă: o milione de milione de secundă.
În ciuda faptului că este una dintre cele mai cunoscute și bine studiate procese de pe Pământ, cercetătorii au descoperit că fotosinteza încă mai are secrete de spus. Folosind tehnici spectroscopice ultrarapide pentru a studia mișcarea energiei, cercetătorii au descoperit că substanțele chimice care pot extrage electroni din structurile moleculare responsabile de fotosinteză fac acest lucru în stadiile inițiale, mai degrabă decât mult mai târziu, așa cum se credea anterior. Această „recablare” a fotosintezei ar putea îmbunătăți modalitățile în care se ocupă de excesul de energie și ar putea crea modalități noi și mai eficiente de a-și folosi puterea. Rezultatele sunt raportate în revista Nature.
„Nu știam atât de multe despre fotosinteză pe cât credeam, iar noua cale de transfer de electroni pe care am găsit-o aici este complet surprinzătoare”, a spus dr. Jenny. Zhang de la Departamentul de Chimie Yusuf Hamied din Cambridge, care a coordonat cercetarea.
Deși fotosinteza este un proces natural, oamenii de știință au studiat și modul în care ar putea fi folosită pentru a ajuta la abordarea crizei climatice, prin imitarea proceselor fotosintetice. pentru a genera combustibili curați din lumina soarelui și apă, de exemplu.
Zhang și colegii ei au încercat inițial să înțeleagă de ce o moleculă în formă de inel numită chinonă este capabilă să „fure” electroni din fotosinteză. Chinonele sunt comune în natură și pot accepta și elibera electroni cu ușurință. Cercetătorii au folosit o tehnică numită spectroscopie de absorbție tranzitorie ultrarapidă pentru a studia modul în care chinonele se comportă în cianobacteriile fotosintetice.
„Nimeni nu a studiat în mod corespunzător modul în care această moleculă interacționează cu mașinile fotosintetice într-un punct atât de timpuriu al fotosintezei: ne-am gândit că tocmai folosim o nouă tehnică pentru a confirma ceea ce știam deja”, a spus Zhang. „În schimb, am găsit o cale cu totul nouă și am deschis un pic mai departe cutia neagră a fotosintezei.”
Folosind spectroscopie ultrarapidă pentru a urmări electronii, cercetătorii au descoperit că schela proteică este unde reacțiile chimice inițiale ale fotosinteza are loc este „scurtă”, permițând electronilor să scape. Această scurgere ar putea ajuta plantele să se protejeze de daunele cauzate de lumina puternică sau care se schimbă rapid.
„Fizica fotosintezei este serios impresionantă”, a spus co-primul autor Tomi Baikie, de la Laboratorul Cavendish din Cambridge. „În mod normal, lucrăm pe materiale foarte ordonate, dar observarea transportului de sarcină prin celule deschide oportunități remarcabile pentru noi descoperiri despre modul în care funcționează natura."
"Deoarece electronii din fotosinteză sunt dispersați prin întregul sistem, asta înseamnă că îi putem accesa ”, a spus co-primul autoare dr. Laura Wey, care a lucrat în cadrul Departamentului de Biochimie și acum are sediul la Universitatea din Turku, Finlanda. „Faptul că nu știam că există această cale este incitant, pentru că am putea fi capabili să o valorificăm pentru a extrage mai multă energie pentru surse regenerabile”.
Cercetătorii spun că posibilitatea de a extrage încărcături într-un moment mai devreme al procesului de fotosinteză ar putea face procesul mai eficient atunci când manipulează căile fotosintetice pentru a genera combustibili curați de la Soare. În plus, capacitatea de a regla fotosinteza ar putea însemna că culturile ar putea fi mai capabile să tolereze lumina intensă a soarelui.
„Mulți oameni de știință au încercat să extragă electroni dintr-un punct anterior al fotosintezei, dar au spus că nu a fost posibil deoarece energia este atât de îngropată în schela de proteine”, a spus Zhang. „Faptul că le putem fura într-un proces anterior este uimitor. La început, am crezut că am făcut o greșeală: ne-a luat ceva timp până ne convingem că am făcut-o.”
Cheia descoperirii a fost utilizarea spectroscopiei ultrarapide, care le-a permis cercetătorilor să urmărească fluxul de energie în celulele fotosintetice vii pe o scară femtosecundă - o miime de trilionime de secundă.
„Folosirea acestor metode ultrarapide ne-a permis să înțelegem mai multe despre evenimentele timpurii din fotosinteză, de care depinde viața pe Pământ”, a spus coautorul profesor Christopher Howe de la Departamentul de Biochimie.
Comentarii:
Adauga Comentariu