Junho 23, 2024

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Cientistas observam que etapa indescritível que falta no estágio final da fotossíntese

Cientistas observam que etapa indescritível que falta no estágio final da fotossíntese

Pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory e Lawrence Berkeley National Laboratory (juntamente com colaboradores na Suécia, Alemanha e Reino Unido) lançar nova luz Na última etapa da fotossíntese. Eles observaram em detalhes atômicos como o Fotossistema II, um complexo proteico encontrado nas plantas, sofre uma transformação que resulta na perda de um átomo de oxigênio extra. Os cientistas acreditam que as descobertas ajudarão a fornecer um roteiro para melhorar as fontes de energia limpa. “Isso realmente mudará a maneira como pensamos sobre o Sistema Dois”, disse Uwe Bergmann, cientista e professor da Universidade de Wisconsin-Madison, coautor do artigo.

Os pesquisadores obtiveram “imagens de ultra-alta resolução” de diferentes estágios do processo (à temperatura ambiente), dando-lhes uma nova visão sobre exatamente como e onde o oxigênio é produzido. O beisebol pode oferecer uma metáfora simples (embora um tanto forçada) para ilustrar o processo. “O centro passa por quatro estados de oxidação estáveis, definidos como S0 a S3, quando exposto à luz solar”, explica o SLAC. “Em um campo de beisebol, S0 será o titular do jogo quando o jogador da casa estiver pronto para rebater. S1-S3 serão os jogadores na primeira, segunda e terceira.” Com base nessa metáfora, o batedor em contato com os corredores avançados indica que o batedor absorve um fóton de luz solar. “Quando a quarta bola é rebatida, o jogador desliza para casa, marcando uma corrida ou, no caso do segundo sistema de imagem, liberando uma molécula de oxigênio respirável.” É esse último estágio (S4, entre a terceira base e a casa deslizante em nossa metáfora) que eles descreveram pela primeira vez, onde dois átomos de oxigênio se ligam para liberar uma molécula de oxigênio, revelando etapas adicionais que não vimos antes.

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O vídeo abaixo demonstra o processo e as descobertas da equipe.

“A maioria dos processos que produzem oxigênio respirável ocorre nesta última etapa”, disse Vital Yachandra, cientista do Berkeley Lab e coautor do artigo. Postado em natureza. “Mas há muitas coisas acontecendo em diferentes partes do segundo sistema de imagem e todas elas devem eventualmente se unir para que a reação seja bem-sucedida. Assim como no beisebol, fatores como a posição da bola e a posição do baseman e defensores influenciam os movimentos que o jogador faz para chegar à base, o ambiente da proteína ao redor do centro catalítico afeta como essa interação ocorre.”

Os pesquisadores esperam atualizar os raios-X ainda este ano para lançar mais luz sobre o processo. Ele usará uma taxa de repetição de 1 milhão de batidas por segundo, acima das 120 batidas por segundo usadas neste experimento. “Com essas atualizações, poderemos coletar dados de vários dias em apenas algumas horas”, disse Bergman. “Também seremos capazes de usar raios-X suaves para entender melhor as mudanças químicas que ocorrem no sistema. Esses novos recursos continuarão a impulsionar esta pesquisa e lançar uma nova luz sobre o processo de fotossíntese.”

A equipe acredita que as descobertas os ajudarão a “desenvolver sistemas fotossintéticos artificiais que imitam a fotossíntese para colher luz solar natural para converter dióxido de carbono em hidrogênio e combustíveis à base de carbono”. Jean Kern, co-autor e outro cientista do Berkley Lab, disse: “Quanto mais sabemos sobre como a natureza faz isso, mais perto chegamos de usar esses princípios em processos feitos pelo homem, incluindo ideias de fotossíntese artificial como uma energia limpa e sustentável. fonte.”

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