Universität Queensland und der Universität Münster (WWU) Forscher haben gereinigt und Visualisierung von zyklischen Elektronenfluss (CEF) super-Komplex, der ein wichtiger Teil des gesamten pflanzlichen Photosynthese Mechanismus ist, wird diese Feststellung helfen, die nächste Generation von Solar bio führen Die Entwicklung der Technologie.
Diese Suche nach einem internationalen Team von Wissenschaftlern in Zusammenarbeit mit der Universität Basel, Okayama University und der University of New South Wales, in der "US National Academy of Sciences" veröffentlicht und liefert neue Einblicke in den Photosyntheseprozess auf molekularer Ebene.
Bis zum Jahr 2050 müssen wir den Treibstoff um 50%, 70% der Nahrung und 50% sauberes Wasser erhöhen, um die Bedürfnisse aller Menschen zu erfüllen. "Professor Ben Hankamer vom UQs Institut für Molekulare Biowissenschaften sagte, dass basierend auf Die Photosynthetische Mikroalgen-Technologie hat das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der Erfüllung dieser Anforderungen zu spielen: Er leitet das Zentrum für Solare Biotechnologie, um besser zu verstehen, wie diese Mikroben Solarenergie auf molekularer Ebene erfassen und speichern, Wird die Entwicklung der solarbasierten Biotechnologie fördern.
Mikroalgenkultur, die unter Abwasser- und Lichtbedingungen schnell wächst.
Seit mehr als drei Milliarden Jahren haben Pflanzen, Algen und blaugrüne Bakterien hochentwickelte nanoskalige Operationen entwickelt, mit denen sie Photosynthese betreiben können, bei der Sonnenenergie in Form von chemischer Energie gespeichert und gespeichert wird.
Diese chemische Energie existiert in Form von ATP-Molekülen und NADPH-Molekülen, die für viele zelluläre Prozesse kritisch sind.
ATP und NADPH ermöglichen es photosynthetischen Organismen zu wachsen, während sie wachsen, produzieren sie Luftsauerstoff und Nahrung und Brennstoff, die das Leben auf der Erde unterstützen, sagt Professor Hippler an der WWU für Pflanzenbiologie und Biologie. Technische Institute arbeiten.
Es gibt zwei Modi der Photosynthese: linearer Elektronenfluss (LEF) und zyklischer Elektronenfluss (CEF) Um effizient unter wechselnden Lichtbedingungen arbeiten zu können, müssen photosynthetische Organismen das aufgenommene Licht mit der Energie, die es benötigt, ausgleichen Und NADPH: Dies geschieht, indem die Beziehung zwischen den beiden Modi ständig verfeinert wird.
Eine der Photosyntheseformen: Zirkulierender Elektronenfluss (Bild von Leavingbio.net)
Zwei Formen der Photosynthese: linearer Elektronenfluss (Bild von Leavingbio.net) Es gibt biochemische Belege dafür, dass ein Makromolekül, das den "Circulating Electron Flow" -Komplex (CEF) genannt wird, eine Schlüsselrolle in diesem Feinabstimmungsprozess spielt. Professor Hankamer sagte jedoch, dass es aufgrund seiner dynamischen Natur schwierig ist Superkomposite werden zur Strukturbestimmung verwendet.
Um dieses Problem zu lösen, verwendete das Team eine komplexe Methode, um den CEF-Superkomplex von Mikroalgen zu reinigen und zu charakterisieren, und analysierte dann seine Struktur mittels Elektronenmikroskopie.
Auf der Suche nach Superkomplexen haben Forscher sorgfältig 500.000 Proteinkomplexe aus Mikroalgen extrahiert, von denen nur 1.000 CEF-Superkomplexe sind.
Die Strukturanalyse zeigt, wie sich Lichtsammelkomplexe, Photosysteme und Cytochrom-b6f-Komponenten zu CEF-Superkomplexen zusammenfügen und wie sie so angeordnet sind, dass sie für unterschiedliche Funktionen dynamisch miteinander verbunden und getrennt werden können Lichtverhältnisse und Energiebedarf.
Diese Informationen, zusammen mit zusätzlichen experimentellen Daten, ermöglichen es den Forschern, eine neue Hypothese vorzuschlagen, um zu erklären, wie der CEF-Superkomplex funktioniert.
Professor Hippler sagte, dass der CEF-Superkomplex ein ausgezeichnetes Beispiel für eine evolutionär hoch konservierte Struktur sei und dass er anscheinend in vielen Pflanzen und Algen geschützt ist und sich seit Millionen von Jahren nicht signifikant verändert hat. .
Professor Hankamer erklärte, dass diese Arbeit für die Bemühungen des Solarbiotechnologischen Zentrums zur Entwicklung der nächsten Generation der solaren Biotechnologie und Industrie von entscheidender Bedeutung ist.
Das Zentrum wurde um 30 internationale Teams in Europa, Asien, den Vereinigten Staaten, Australien und Neuseeland erweitert und hat sich der Entwicklung der nächsten Generation solarbetriebener Biotechnologie auf der Basis photosynthetischer Grünalgen verschrieben.
Die Sonnenenergie, die durch Photosynthese umgewandelt wird, ist etwa 10 mal so groß wie die von Menschen benötigte und ist auch die Grundlage für die meisten Lebewesen auf dem Planeten. Professor Hankamer sagte, dass das Ziel des Teams darin bestehe, den Photosynthese-Mechanismus von Grünalgen zu optimieren, um Technologien zu entwickeln, die den Energie-, Nahrungs- und Wasserbedarf der Welt decken.Um diese Ziele zu erreichen, müssen wir verstehen, wie Photosynthese auf molekularer Ebene abläuft. Arbeiten.
Diese neuen Informationen werden helfen, das Design von Solarenergie-Capture-Technologien der nächsten Generation auf der Basis von Mikroalgen und verschiedenen solarbetriebenen Biotechnologien und Industrien für die Produktion von hochwertigen Produkten, Lebensmitteln, Brennstoffen und sauberem Wasser zu leiten. Lösungen für den Klimawandel, die Gewinnung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre und seine Nutzung und Lagerung sind ebenfalls spannende Bereiche.
