Los organismos capaces de fotosíntesis, un proceso bioquímico que convierte la energía solar en energía química, consisten en conjuntos especiales de proteínas y pigmentos que capturan la energía de la luz de manera eficiente. Estos conjuntos se conocen como "complejos de recolección de luz" LHC.No solo capturan la luz solar sino que también inician una serie de eventos en los que la energía se transmite de un complejo molecular a otro, en última instancia, "atrapando" la energía en forma de enlaces químicos en compuestos orgánicos. Además, los LHC participan en la disipación o "enfriamiento "del exceso de energía bajo luz fuerte, para proteger las células del daño inducido por la luz, llamado fotodaño. La conversión de la energía de la luz en energía química se lleva a cabo en dos fotosistemas distintos, fotosistema I y II PSI y PSII. Las características intrigantesde los LHC, incluidas sus estructuras y su relación con otras moléculas en los fotosistemas, no se conocen bien.
Recientemente, investigadores en Japón, dirigidos por el profesor asociado Fusamichi Akita de la Universidad de Okayama, han publicado un prometedor estudio en Comunicaciones de la naturaleza que reveló nuevos detalles estructurales del complejo LHCI-PSI de un microorganismo acuático. El Dr. Akita explica: "Para obtener más información sobre el proceso de la fotosíntesis, es imprescindible revelar los detalles estructurales de las proteínas involucradas".
Estos científicos se centraron en un tipo de diatomeas, que es un organismo fotosintético prevalente en ambientes acuáticos. Estos organismos son un tipo único de algas: producen casi el 20% del oxígeno de la Tierra como un subproducto de su proceso de fotosíntesis y tienendesarrollaron diferentes moléculas de pigmento como parte de sus LHC para absorber la luz solar en diferentes condiciones. Las diatomeas son uno de los principales grupos de los organismos del linaje rojo, y sus proteínas LHC también se llaman proteínas de unión a / c de fucoxantina-clorofila o FCP, ya quelos pigmentos de unión "fucoxantina" y clorofila a / c. Pero no está muy claro cómo los FCP encajan en la estructura general de la diatomea PSI y participan en el flujo de energía.
Los científicos se centraron en comprender la estructura de un FCP específico, llamado FCPI. Para empezar, el Dr. Akita y su equipo capturaron imágenes de alta resolución del ensamblaje macromolecular FCPI-PSI utilizando una técnica llamada microscopía crioelectrónica. Descubrieron queeste complejo tiene 16 subunidades de FCPI que rodean el núcleo de PSI. Este descubrimiento fue emocionante, ya que esta fue la mayor cantidad de moléculas de LHC que se haya formado un complejo con PSI. También descubrieron que mientras 9 de las subunidades formaban un anillo interno quese conectó al núcleo, 7 subunidades formaron un anillo externo que no tenía interacción directa con el núcleo. Un análisis posterior de las estructuras y la ubicación de las subunidades llevó a los científicos a obtener información adicional: se identificaron dos subunidades FCP únicas en el FCPI-PSIde la diatomea, que no tenía contrapartida en otras algas o plantas superiores. Los científicos también pudieron rastrear las vías por las cuales la energía se transfiere de una unidad a otra en el complejo. Se reveló que tLas moléculas de pigmento presentes entre las subunidades FCPI no solo transfieren energía sino que también juegan un papel en la extinción del exceso de energía.El Dr. Akita explica: "La formación estructural única de una gran cantidad de subunidades FCPI en la diatomea PSI les da capacidades especiales de recolección de luz y enfriamiento de energía en el ambiente acuático, donde la luz es a menudo limitada y altamente fluctuante en su intensidad".
La comprensión de los detalles de estos complejos fotosintéticos únicos tiene implicaciones importantes en el desarrollo de dispositivos solares avanzados. El Dr. Akita concluye: "Nuestra investigación revela la base estructural de un proceso eficiente de recolección y transferencia de energía. Los mecanismos detallados de la recolección y utilización de energía luminosaen la fotosíntesis podría servir como modelo para el desarrollo de dispositivos novedosos y eficientes de utilización de energía solar ''.
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Materiales proporcionado por Universidad de Okayama . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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