en un nuevo artículo publicado en Naturaleza un equipo de investigación internacional presenta imágenes de alta resolución del fotosistema II, el complejo de proteínas que divide el agua en iones de hidrógeno y oxígeno durante la fotosíntesis. Las imágenes ayudarán a los investigadores a comprender mejor este complejo mecanismo, posiblemente abriendo la puerta al desarrollo barato y eficientedispositivos de combustible solar.
Cuando se formó la Tierra, la atmósfera era rica en dióxido de carbono y no había moléculas libres de oxígeno. Las primeras formas de vida, comparables a los microorganismos actuales, satisficieron sus necesidades de energía inicialmente al 'comer' pequeñas moléculas ricas en energía. Posteriormente, algunos'descubrió' cómo recolectar energía solar y almacenarla en moléculas ricas en energía como los azúcares, pero no fue hasta que estas formas de vida temprana pudieron extraer electrones y protones de las moléculas de agua que la evolución dio un gran giro y permitió el desarrollo de la vida comolo sabemos. Esta tremenda explosión de diversidad biológica fue posible debido a la abundancia de agua y energía solar. El subproducto de oxígeno a su vez permitió la evolución de animales complejos después de acumularse en la atmósfera.
Han pasado casi 50 años desde que Bessel Kok estableció que la oxidación biológica del agua en el fotosistema II implica un ciclo de reacción de cinco pasos de un catalizador que acumula cuatro equivalentes oxidantes antes de que la oxidación del agua proceda en una reacción concertada rápida. Aunque las estructuras de alta resolución deEn los últimos años se ha obtenido el estado estable de oscuridad del fotosistema II, los cambios estructurales que ocurren durante el ciclo de reacción de cinco pasos permanecieron en gran medida desconocidos.
Utilizando pulsos láser de rayos X ultracortos femtosegundos administrados por el láser de electrones sin rayos X cerca de Stanford, EE. UU., Un equipo internacional de investigadores ha logrado obtener imágenes de alta resolución del fotosistema II y su notable catalizador de división de aguaEl grupo de investigación de Johannes Messinger, presidente de Molecular Biomimetics en el Departamento de Química en el Laboratorio de Ångström en la Universidad de Uppsala en Suecia, fue parte de los cuatro estados estables del ciclo de reacción, así como las instantáneas de los pasos de reacción entre algunos estados estables.del equipo.
"Llevo 30 años trabajando para comprender el mecanismo de oxidación del agua en la fotosíntesis. ¡Este resultado es un sueño hecho realidad! Estas nuevas imágenes facilitarán la comprensión de esta compleja reacción en un nivel de detalle que antes se creía imposible", dice JohannesMessinger.
Los investigadores esperan que comprender cómo el fotosistema II puede activar los iones metálicos baratos y abundantes de calcio y manganeso para formar uno de los mejores catalizadores de oxidación de agua disponibles hasta la fecha, permitirá a los químicos hacer lo mismo. Esto abriría la puerta al desarrollo económicoy dispositivos eficientes de combustible solar que almacenan energía solar en los enlaces de hidrógeno molecular u otros combustibles solares obtenidos por reducción de dióxido de carbono o nitrógeno.
"Los combustibles solares son libres de carbono o neutros en carbono. Se necesitarán además de las baterías para convertir el actual sistema de energía basado en combustibles fósiles en una economía de energía renovable. La necesidad de combustibles solares es obvia si uno se da cuenta de que el mundo-el 80 por ciento del consumo de energía actual se basa en combustible. Incluso en Suecia, más del 50 por ciento de la energía se usa en forma de combustibles y solo el 34 por ciento como electricidad ", dice Johannes Messinger.
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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