Bagaimana fotosintesis menangkap cahaya dengan sangat efisien

Ketika sel tumbuhan menyerap sinar matahari selama fotosintesis, paket energi yang disebut foton memantul di antara serangkaian protein pemanen cahaya hingga mencapai pusat reaksi fotosintesis. Di sana, sel mengubah energi menjadi elektron, yang pada akhirnya memicu produksi molekul gula.

Transfer energi melalui kompleks pengumpul cahaya ini terjadi dengan efisiensi yang sangat tinggi: hampir setiap foton cahaya yang diserap menghasilkan elektron, dalam fenomena yang dikenal sebagai efisiensi kuantum kuasi-kesatuan.

Dans le meme genre : KOLOM-Gelas pasar minyak setengah penuh atau setengah kosong?: Kemp

Sebuah studi baru yang dipimpin oleh ahli kimia di Massachusetts Institute of Technology (MIT), diterbitkan dalam jurnal ilmiah tersebut Prosiding National Academy of Sciencesmemberikan penjelasan yang mungkin tentang bagaimana protein kompleks pengumpul cahaya, juga disebut antena, mencapai efisiensi setinggi ini.

Visualisasi mikroskopis kloroplas, organel yang ada dalam sel tumbuhan dan organisme fotosintetik lainnya. Kredit: Wikipedia

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan dapat mengukur transfer energi antara protein pengumpul cahaya, yang mengarah pada penemuan bahwa susunan protein yang tidak teratur ini meningkatkan efisiensi transduksi energi.

Sujet a lire : Wanita Menuntut Untuk Menemui 'Dokter Putih' Karena Sakit Dada Putranya

“Agar antena ini berfungsi, Anda memerlukan transduksi energi jarak jauh. Temuan utama kami adalah bahwa pengaturan protein pengumpul cahaya yang tidak teratur meningkatkan efisiensi transduksi energi jarak jauh ini," kata Gabriela Schlau-Cohen, profesor kimia di MIT dan penulis senior makalah ini.

Untuk penelitian ini, tim yang dipimpin oleh Gabriela berfokus pada bakteri ungu, yang sering ditemukan di lingkungan air yang miskin oksigen dan biasa digunakan sebagai model untuk penelitian pemanenan cahaya fotosintesis.

Gabriela Schlau-Cohen, pemimpin penelitian yang menggunakan spektroskopi ultracepat untuk memahami proses dinamis tinggi yang terlibat dalam penangkapan cahaya fotosintesis. kredit: MIT

Di dalam sel ini, foton yang ditangkap berjalan melalui kompleks pemanen cahaya yang terdiri dari protein dan pigmen yang menyerap cahaya, seperti klorofil. Dengan menggunakan spektroskopi ultra cepat, para ilmuwan dapat menyelidiki bagaimana energi bergerak dalam satu protein.

Namun, seperti yang disorot oleh situs web Fisikamempelajari bagaimana energi bergerak di antara protein-protein ini terbukti jauh lebih menantang, karena memerlukan penempatan beberapa di antaranya dengan cara yang terkontrol.

Baca selengkapnya:

Spektroskopi ultra cepat membantu menilai efisiensi fotosintesis dalam menangkap cahaya

Untuk membuat pengaturan eksperimental di mana mereka dapat mengukur bagaimana energi bergerak di antara dua protein, tim MIT merancang membran sintetik berskala nano dengan komposisi yang mirip dengan membran sel alami.

Dengan mengontrol ukuran membran ini, yang dikenal sebagai nanodisk, mereka mampu mengontrol jarak antara dua protein yang tertanam di dalam disk.

Mereka memasukkan dua versi protein pengumpul cahaya primer yang ditemukan pada bakteri ungu, yang disebut LH2 dan LH3, ke dalam nanodisk mereka. Sementara LH2 adalah protein yang hadir selama kondisi cahaya normal, LH3 adalah varian yang umumnya hanya diekspresikan pada kondisi cahaya redup.

Menggunakan mikroskop cryo-elektron, para peneliti mencitrakan protein mereka yang tertanam di membran dan melihat bahwa mereka diposisikan pada jarak yang sama dengan yang terlihat pada membran asli. Mereka juga mampu mengukur jarak antara protein penyerap cahaya, yang berkisar antara 2,5 hingga 3 nanometer.

Karena LH2 dan LH3 menyerap panjang gelombang cahaya yang sedikit berbeda, dimungkinkan untuk menggunakan spektroskopi ultracepat untuk mengamati transfer energi di antara keduanya.

Untuk protein yang berjarak dekat, para peneliti menemukan bahwa dibutuhkan sekitar 6 pikodetik untuk sebuah foton energi untuk bergerak di antara mereka. Untuk protein yang lebih jauh, transfer membutuhkan waktu hingga 15 pikodetik. Perjalanan yang lebih cepat berarti transfer energi yang lebih efisien, karena semakin lama perjalanan, semakin banyak energi yang hilang selama transfer.

Para peneliti juga menemukan bahwa protein yang tersusun dalam struktur kisi menunjukkan transfer energi yang kurang efisien daripada protein yang tersusun dalam struktur yang tersusun secara acak, seperti biasanya dalam sel hidup.

Sekarang setelah mereka menetapkan kemampuan untuk mengukur transfer energi antar protein, penulis studi berencana untuk mengeksplorasi transfer energi antara protein lain, seperti yang ada di antena dan yang ada di pusat reaksi. Mereka juga berniat untuk mempelajari transfer energi antara protein antena yang ditemukan pada organisme selain bakteri ungu, seperti tumbuhan hijau.

Sudahkah Anda menonton video baru di Youtube Tampilan Digital? Berlangganan saluran!

},
// Lazy:Comments
commentsHidderWidget: function(){
if (!OD._commentsHidderWidget) OD._commentsHidderWidget = OD.e('cmtHiddder');
return OD._commentsHidderWidget;
},
commentsWidget: function(){
if (!OD._commentsWidget) OD._commentsWidget = OD.e('postComments');
return OD._commentsWidget;
},
commentsInit: function(){
var script, head = document.head;
OD.commentsOK = true;
script = document.createElement("script");
script.setAttribute("src", "https://connect.facebook.net/en_US/sdk.js#xfbml=1&version=v2.6");
script.setAttribute("async", "false");
script.setAttribute("onload", "FB.XFBML.parse();");
head.insertBefore(script, head.firstElementChild);
},
// Lazy:Taboola
taboolaWidget: function(){
// Desabilitado por conta da MGID
return false;
if (!OD._taboolaWidget) OD._taboolaWidget = OD.e('widgetTaboola');
return OD._taboolaWidget;
},
taboolaInit: function(){
var script, head = document.head;
if (OD.taboolaOK === true) return;
OD.taboolaOK = true;
// 3rd tag
window._taboola = window._taboola || [];
_taboola.push({article:'auto'});
!function (e, f, u, i) {
if (!document.getElementById(i)){e.async = 1; e.src = u;e.id = i;f.parentNode.insertBefore(e, f);}
}(document.createElement('script'), document.getElementsByTagName('script')[0], '//cdn.taboola.com/libtrc/olhardigital/loader.js', 'tb_loader_script');
if(window.performance && typeof window.performance.mark == 'function') {window.performance.mark('tbl_ic');}
},
// Lazy:openWeb
openWebWidget: function(){
if (!OD._openWebWidget) OD._openWebWidget = OD.e('widgetOpenWeb');
return OD._openWebWidget;
},
openWebInit: function(){
if (OD.openWebOK === true) return;
OD.openWebOK = true;
// 3rd tag
!function (e, f, u, i) {
if (!document.getElementById(i)){e.async = 1; e.src = u; e.setAttribute('data-spotim-module', 'spotim-launcher'); e.id = i;f.parentNode.insertBefore(e, f);}
}(document.createElement('script'), document.getElementsByTagName('script')[0], '//launcher.spot.im/spot/sp_ScWcqqRz', 'scriptOpenWeb');
if(window.performance && typeof window.performance.mark == 'function') {window.performance.mark('oweb_prfmrk');}
},
// Lazy:MGID
mgidWidget: function(){
if (!OD._mgidWidget) OD._mgidWidget = OD.e('M806238ScriptRootC1311647');
return OD._mgidWidget;
},
mgidInit: function(){
var script, head = document.head;
if (OD.mgidOK === true) return;
OD.mgidOK = true;
// MGOD Composit Start
(function (e, f, u, i) {
if (!document.getElementById(i)){e.async = 1; e.src = u; f.appendChild(e);}
})(document.createElement('script'), document.getElementsByTagName('body')[0], '//jsc.mgid.com/o/l/olhardigital.com.br.1311647.js');
},
// Ajax
getJSON: function(url, data, success, error, complete){
success = success||function(){};
OD.getHTML(url, data, function(responseText){
success(JSON.parse(xhr.responseText));
}, error, complete);
},
getHTML:function(url, data, success, error, complete) {
var xhr = new XMLHttpRequest(),
serialize = function(obj){
var p, str=[];
for (p in obj) {
if (!obj.hasOwnProperty(p)) continue;
str.push(encodeURIComponent(p) + "=" + encodeURIComponent(obj[p]));
}
return str.join("&");
};
xhr.withCredentials = true;
success = success || function() {};
complete = complete || function() {};
error = error || function() {}
xhr.onreadystatechange = function() {
if (xhr.readyState != 4) return;
if (xhr.status == 200) success(xhr.responseText);
else error(xhr.status, xhr.responseText);
complete();
}
xhr.open('GET', url+'&'+serialize(data),true);
xhr.send();
},
// Util
e: function(id){
return document.getElementById(id);
},
isInViewPort: function(element){
var rect, top, bottom;
if (!element) return false;
rect=element.getBoundingClientRect();
top=rect.top;
bottom=rect.bottom;
return (top>=0 && bottom<=window.innerHeight);
},
toggleClass: function(id, className){
var e = OD.e(id);
if (e.classList.contains(className)) {e.classList.remove(className); return false;}
else {e.classList.add(className); return true;}
},
toggleSearch: function(){
if (OD.toggleClass('mainSearch', 'show')) OD.e('mainSearchInput').focus();
},
getUrlParameter: function(name) {
var url = window.location.href.split('?'), vars, upar, i;
url.shift();
vars = unescape(url.join('?')).split('&');
for (i = 0; i < vars.length; i++) {
upar = vars[i].split('=');
if (upar[0] === name) {
if (upar[1] === undefined) return '';
return upar[1].replace(/+/g, ' ');
}
}
return '';
},
// Resfresh
setupPageRefresh: function(){
var seconds = parseInt(OD.e('body').getAttribute('data-refresh'), 10);
if (seconds<=0) return;
window.setTimeout(function(){location.reload();}, Math.max(30,seconds)*1000);
},
// Behaviors
linkTargetPopup: function(e){
var path=e.path||e.composedPath(), link=false, i, w=600, h=600,l,t,coords="";
if (!path) return;
for (i=0; i0 && l>0) coords=",top="+t+','+'left="+l+",screenY='+t+',screenX='+l;
window.open(link.getAttribute('href'),'popup',a="width="+w+',height="+h+coords+",resizable=yes,scrollbars=yes,status=yes,menubar=no');
return false;
}
},
// Cookies
setCookie: function(name, value, expires) {
var d = new Date(), expires;
d.setTime(d.getTime() + (expires*1000));
expires = (expires>0 ? ";expires="+ d.toUTCString() : '');
document.cookie = name+"="+value+expires+";path=/";
},
getCookie: function(name) {
var cname = name+"=", i, c
decodedCookie = decodeURIComponent(document.cookie),
ca = decodedCookie.split(';');
for (i=0; i<ca.length; i++) {
c = ca[i];
while (c.charAt(0)==' ') {c = c.substring(1);}
if (c.indexOf(cname) == 0) return c.substring(cname.length, c.length);
}
return false;
},
hasCookie: function(name){
return OD.getCookie(name)!==false;
},
// Reactions
reactionsWidget: function(){
if (!OD._reactionsWidget) OD._reactionsWidget = OD.e('postReaction');
return OD._reactionsWidget;
},
reactionsInit: function(){
var type = localStorage.getItem('react_'+OD.postID), wdg, counter, btns, btn, b;
if (!(wdg = OD.reactionsWidget())) return;
if (!type) {
btns = wdg.querySelectorAll('button[data-reaction]');
for (b=0; b<btns.length; b++) {
btns[b].addEventListener('click', OD.reactionSelect);
}
return;
}
if (!(btn = wdg.querySelector('button[data-reaction="'+type+'"]'))) return;
counter = btn.querySelector('[data-reaction-counter]');
wdg.setAttribute('data-reacted','yes');
btn.classList.add('selected');
counter.setAttribute('data-reaction-counter', parseInt(counter.getAttribute('data-reaction-counter'),10)+1);
},
reactionSelect: function(){
var btn = this, type = btn.getAttribute('data-reaction'), counter = btn.querySelector('[data-reaction-counter]'), wdg;
if (!type) return;
if (!(wdg = OD.reactionsWidget())) return;
if (wdg.getAttribute('data-reacted')=='yes') return;
localStorage.setItem('react_'+OD.postID, type);
wdg.setAttribute('data-reacted','yes');
btn.classList.add('selected');
counter.setAttribute('data-reaction-counter', parseInt(counter.getAttribute('data-reaction-counter'),10)+1);
OD.getJSON('/wp-admin/admin-ajax.php?action=post_reaction', {post_id:OD.postID,reaction:type});
},
// Navegação reviews
reviewTo: function(target) {
var e = document.querySelector('[data-rvw-bloco="'+target+'"]');
if (e) e.scrollIntoView({behavior: 'smooth', block: 'center'});
},
// play by click
playSingleVideo(target){
var id = target.getAttribute('id');
if (target.getAttribute('data-loaded') == 'yes') return;
target.setAttribute('data-loaded', 'yes');
playerDef = document.getElementById(id+'Object');
if (!playerDef){
target.innerHTML = '

Erro ao reproduzir vídeo: caminho não informado

';
} else if (playerDef.getAttribute('data-type') == 'iframe'){
target.innerHTML = '';
} else {
target.innerHTML = '"';
}
}
};
OD.libraryLoaded();
if (window.OD_bodyAlreadyLoaded===true) OD.bodyLoaded();
document.addEventListener('click', OD.linkTargetPopup, true);

////////////////////////////////////////////////
// OpenWeb
////////////////////////////////////////////////
window.OD.addOnLoad(function(){
// Apenas matérias
if (!OD.postID) return;
// Callbacks
window.openWeb_onNewUnseen = function(count) {
var e = document.getElementById('openWebBellBadge');
if (e){e.innerText = count; e.setAttribute('data-unseen', (count>0 ? 'yes' : 'no'));}
}
window.openWeb_openNotifications = function(){
var payload = {postId: OD.postID, instanceId: "EmbeddedNotifications"};
if (typeof window.__OW_OPEN_NOTIFICATIONS__ === 'function') {
window.__OW_OPEN_NOTIFICATIONS__(payload);
window.openWeb_onNewUnseen(0);
return;
}
document.addEventListener('ow-notifications-sdk-ready', function() {
window.__OW_OPEN_NOTIFICATIONS__(payload);
window.openWeb_onNewUnseen(0);
});
// clicked but not loaded, load now if available
window.OD.openWebInit();
};
// Init
if (typeof window.__OW_SUBSCRIBE_TO_NOTIFICATIONS__ === 'function') {
window.__OW_SUBSCRIBE_TO_NOTIFICATIONS__(OD.postID, window.openWeb_onNewUnseen);
return;
}
document.addEventListener('ow-notifications-sdk-ready', function(){
window.__OW_SUBSCRIBE_TO_NOTIFICATIONS__(OD.postID, window.openWeb_onNewUnseen);
});
});