Durante la cascata notevole degli eventi della fotosintesi, gli impianti si avvicinano al culmine di avarizia pulendo quasi ogni fotone di energia di luce ambiente per produrre l'alimento.
Eppure dopo molti anni di ricerca attenta sui sui meccanismi esatti, alcune questioni chiavi rimangono circa questo trattamento biologico fondamentale che supporta tutta la vita su terra.
Ora, un grande gruppo di ricerca piombo da Neal Woodbury, uno scienziato all'Istituto del Biodesign di ASU, ha fornito una nuova comprensione nel meccanismo della fotosintesi, che comprende il movimento orchestrato delle proteine sulla scala cronologica di un milionesima di un milionesima di un secondo. I Loro risultati sono descritti “nella Dinamica della Proteina Gestiscono la Cinetica di Trasferimento di Elettroni Iniziale nella Fotosintesi,„ nell'emissione del 4 maggio di Scienza.
“Gli studi che hanno portato a questo lavoro hanno iniziato 20 anni fa quando JIM Allen ed Io ha esaminato uno dei nostri mutanti e che ha pensato che il nostro spettrometro fosse rotto,„ Woodbury ha detto. “Quel mutante è risultato essere il primo di una serie lunga di mutazioni che hanno alterato sistematicamente l'energia della reazione iniziale.„ Da allora, Woodbury ed i colleghi sono riuscito a fare luce su un trattamento stupefacente che fornisce l'alimentazione primaria della terra.
Per ottenere uno sguardo più attento a che cosa stava accadendo durante la fotosintesi, il gruppo ha usato un batterio fotosintetico porpora studiato pozzo chiamato sphaeroides di Rhodobacter. Questo tipo di organismo era probabilmente uno dei batteri fotosintetici più in anticipo da evolversi. I ricercatori hanno concentrato i loro sforzi studiando la tappa centrale della fotosintesi, il centro della reazione, in cui l'energia leggera è versata nelle proteine obbligatorie specializzate della clorofilla.
La maschera del manuale della fotosintesi rappresenta le proteine del centro della reazione come impalcatura, tenente le molecole della clorofilla ad una distanza e ad un orientamento altamente ottimizzati in moda da potere saltare gli elettroni da una clorofilla ad un altro. Con le clorofille appena nella giusta posizione, tutto il movimento sistematico della proteina era probabilmente soltanto un prodotto laterale degli elettroni che si muovono fra le molecole della clorofilla.
Woodbury ed i suoi colleghi hanno provato a scoprire più del meccanismo fisico che determina la fotosintesi creando i mutanti che teoricamente ritocco le relazioni del trasferimento di elettroni fra le molecole nel centro della reazione.
“Dopo gli anni di errore che provano a rompere il sistema cambiando l'energetica, siamo stati lasciati con la domanda fastidiosa di come ha continuato a lavorare così bene,„ abbiamo detto Woodbury, il professor di ASU di Chimica e della Biochimica e Direttore del Centro di Biodesign per Nanotecnologia Bio--Ottica.
I ricercatori hanno cominciato misurare più vicino ad una risposta quando Wang, un socio di ricerca postdottorale nel laboratorio di Woodbury, notato qualcosa in comune con tutti mutanti differenti. Nel per mezzo di un nuovo modello basato sulla cinetica della reazione-diffusione, Wang ha veduto che le curve che rappresentano quanto velocemente gli elettroni mobili nel centro della reazione hanno avuti una simile forma. “Ha deciso che ci deve essere un certo ordinamento del principio fisico di fondo in questione,„ Woodbury ha detto.
Non molti gruppi di ricerca sono forniti per misurare gli eventi iniziali nella fotosintesi a causa di scala cronologica estremamente breve, simile al lasso di tempo che cattura un supercomputer per effettuare una singola caduta. Wang poteva usare la funzione ultraveloce del laser (costituita un fondo per dal National Science Foundation), che agisce come una macchina fotografica cinematografica ad alta velocità che può catturare i dati da queste reazioni fulminee.
“Ha provato un esperimento realmente duro e poteva realmente misurare il moto della proteina ed abbinarlo a trasferimento di elettroni,„ Woodbury ha detto. Questa scoperta ha aiutato i ricercatori a capire perché cambiando l'energetica non ha tramortito la fotosintesi.
Il movimento delle proteine del centro della reazione durante la fotosintesi permette che l'impianto o i batteri sfrutti efficientemente l'energia leggera anche se le circostanze non sono ottimali. Così, mentre Woodbury ed i colleghi lo hanno reso difficile affinchè la fotosintesi lavorassero, le proteine potevano compensare muovendo ed energetico guidando gli elettroni tramite il loro circuito biologico.