Pesquisadores da Universidade de Queensland e da Universidade de Münster (WWU) purificaram e visualizaram o fluxo de elétrons cíclicos (CEF) Hyper-Complex, uma parte fundamental de todos os mecanismos de fotossíntese de plantas que ajudam a orientar o desenvolvimento da próxima geração de biotecnologia solar.
Os resultados, em colaboração com a equipe internacional de cientistas da Universidade de Basileia, Universidade de Okayama e da Universidade de Nova Gales do Sul, são publicados nos anais da Academia Nacional de Ciências e fornecer novas perspectivas sobre o processo de fotossíntese a nível molecular. Por 2050, precisaremos de 50% a mais de combustível, 70% de alimentos e 50% de água potável para atender as necessidades de toda a humanidade. O professor Ben Bioscience, do Uqs molecular Bioscience Institute (Uqs Institute for molecular Hankamer), disse que a tecnologia de microalgas baseada em fotossíntese tem o potencial de desempenhar um papel importante no atendimento dessas necessidades. Ele é o chefe do centro de biotecnologia solar (centro de biotecnologia solar).
UMA melhor compreensão de como estes micro-organismos capturam e armazenam a energia solar a nível molecular promoverão o desenvolvimento da biotecnologia solar-baseada.
UMA cultura de microalgas em rápido crescimento em águas residuais e condições de luz.
Por mais de 3.000.000.000 anos, plantas, algas e cianobactérias evoluíram sofisticadas operações de nano-escala que lhes permitam realizar a fotossíntese, em que a energia solar é capturada e armazenada a forma de energia química.
Esta energia química está presente na forma de moléculas ATP e moléculas NADPH, que são críticos para muitos processos celulares.
ATP e NADPH permitir que os organismos fotossintéticos a crescer, e como eles crescem, eles produzem oxigênio na atmosfera, bem como alimentos e combustíveis, que suportam a vida na terra, professor Hippler disse, trabalhando no Instituto Wwus de biologia vegetal e biotecnologia. Existem dois modos de fotossíntese: fluxo de elétrons lineares (LEF) e fluxo de elétrons cíclicos (CEF). A fim trabalhar eficientemente circunstâncias claras em mudança, os organismos fotossintética devem balançar a luz que absorve e a energia que necessita, ATP e NADPH.
Ele consegue isso por continuamente Fine-Tuning a relação entre os dois modos.
Uma das formas de fotossíntese: fluxo de elétrons cíclicos (imagem de Leavingbio.net)
Duas formas de fotossíntese: fluxo de elétrons lineares (Imagem de Leavingbio.net Há evidências bioquímicas de que uma grande molécula chamada de fluxo de elétrons cíclico (CEF) super complexo desempenha um papel fundamental neste processo de ajuste fino.) No entanto, o professor Hankamer diz que é difícil usar este super complexo para a determinação estrutural devido à sua natureza dinâmica.
Para resolver esse problema, a equipe utilizou métodos complexos para purificar e caracterizar os complexos de CEF de microalgas e, em seguida, analisar suas estruturas usando microscopia eletrônica. Para encontrar um super complexo, os pesquisadores meticulosamente extraído cerca de 500.000 proteína complexos de microalgas.
Somente 1000 deles são complexos super de CEF.
A análise estrutural revela como complexos de coleta de luz, sistemas de luz e componentes do citocromo b6f são montados em super complexos da CEF, e como seu arranjo permite que eles sejam conectados e desconectados dinamicamente para executar diferentes funções, adaptando o organismo a diferentes condições de luz e requisitos energéticos.
Esta informação, aliada a evidências experimentais adicionais, permite aos pesquisadores propor uma nova hipótese explicando como os super complexos da CEF funcionam. O professor Hippler diz que o super Complex da CEF é um excelente exemplo de uma estrutura evolucionária e altamente conservada.
Ele explica que parece ter sido protegida em muitas plantas e algas, e que pode não ter mudado significativamente em milhões de anos.
O professor Hankamer explica que este trabalho é crítico para os esforços do centro de biotecnologia solar para desenvolver a próxima geração de biotecnologia solar e da indústria.
O centro expandiu-se para 30 equipes internacionais na Europa, Ásia, EUA, Austrália e Nova Zelândia, e está empenhada em desenvolver a próxima geração de biotecnologia movido a energia solar com base em chlorela fotossintética.
A fotossíntese transforma cerca de 10 vezes a quantidade de energia solar necessária para os seres humanos, e é a base na qual a maioria dos organismos vivos da terra dependem. O professor Hankamer diz que o objetivo da equipe é otimizar os mecanismos fotossintéticos de algas verdes para produzir tecnologias que ajudem a atender as necessidades energéticas, alimentares e de água do mundo. Para atingir esses objetivos, precisamos entender como a fotossíntese funciona a nível molecular. Esta nova informação ajudará a orientar o design da próxima geração de tecnologias de captura solar com base em microalgas e várias biotecnologias e indústrias de energia solar para a produção de produtos de alto valor, alimentos, combustível e água potável.
Como a comunidade internacional desenvolve soluções para as mudanças climáticas, a extração de dióxido de carbono da atmosfera e seu uso e armazenamento também são áreas emocionantes. Entendendo a fotossíntese do nível molecular para iluminar o futuro da humanidade
