Los científicos notan ese elusivo paso faltante en la etapa final de la fotosíntesis

Investigadores del SLAC National Accelerator Laboratory y Lawrence Berkeley National Laboratory (junto con colaboradores en Suecia, Alemania y el Reino Unido) arrojar nueva luz En el último paso de la fotosíntesis. Observaron en detalle atómico cómo Photosystem II, un complejo de proteínas que se encuentra en las plantas, sufre una transformación que resulta en la pérdida de un átomo de oxígeno adicional. Los científicos creen que los descubrimientos ayudarán a proporcionar una hoja de ruta para mejorar las fuentes de energía limpia. «Realmente cambiará la forma en que pensamos sobre el Sistema Dos», dijo Uwe Bergmann, científico y profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison, coautor del artículo.

Los investigadores tomaron «imágenes de ultra alta resolución» de diferentes etapas del proceso (a temperatura ambiente), lo que les dio una nueva perspectiva de cómo y dónde exactamente se produce el oxígeno. El béisbol puede ofrecer una metáfora simple (aunque algo forzada) para ilustrar el proceso. «El centro pasa por cuatro estados de oxidación estables, definidos como S0 a S3, cuando se expone a la luz solar», explica SLAC. «En un campo de béisbol, S0 será el titular del juego cuando el jugador en casa esté listo para batear. S1-S3 serán jugadores en primera, segunda y tercera». Con base en esta metáfora, el contacto del bateador con los corredores delanteros indica que el bateador absorbe un fotón de luz solar. «Cuando se golpea la cuarta bola, el jugador se desliza hacia la meta, anotando una carrera o, en el caso del sistema de la segunda imagen, liberando una molécula de oxígeno respirable». Es esa última etapa (S4, entre la tercera base y la casa deslizante en nuestra metáfora) la que representaron por primera vez, donde dos átomos de oxígeno se unen para liberar una molécula de oxígeno, revelando pasos adicionales que no habíamos visto antes.

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El siguiente video demuestra el proceso y los descubrimientos del equipo.

“La mayoría de los procesos que producen oxígeno respirable ocurren en este último paso”, dijo Vital Yachandra, científico de Berkeley Lab y coautor del artículo. Publicado en naturaleza. «Pero están sucediendo muchas cosas en diferentes partes del sistema de la segunda imagen y todas deben unirse eventualmente para que la reacción sea exitosa. Al igual que en el béisbol, factores como la posición de la pelota y la posición del baseman y Los fildeadores influyen en los movimientos que realiza el jugador para llegar a la base de operaciones, el entorno de la proteína alrededor del centro catalítico afecta la forma en que se produce esta interacción».

Los investigadores esperan actualizar los rayos X a finales de este año para arrojar más luz sobre el proceso. Utilizará una tasa de repetición de 1 millón de latidos por segundo, frente a los 120 latidos por segundo utilizados en este experimento. «Con estas actualizaciones, podremos recopilar datos de varios días en solo unas pocas horas», dijo Bergman. «También podremos usar rayos X suaves para comprender mejor los cambios químicos que ocurren en el sistema. Estas nuevas capacidades continuarán impulsando esta investigación y arrojarán nueva luz sobre el proceso de fotosíntesis».

El equipo cree que los hallazgos los ayudarán a «desarrollar sistemas fotosintéticos artificiales que imitan la fotosíntesis para recolectar la luz solar natural y convertir el dióxido de carbono en hidrógeno y combustibles a base de carbono». Jean Kern, coautor y otro científico de Berkley Lab, dijo: «Cuanto más sepamos sobre cómo la naturaleza hace esto, más cerca estaremos de usar estos principios en los procesos creados por el hombre, incluidas las ideas de la fotosíntesis artificial como una energía limpia y sostenible». fuente.»

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