Las plantas son susceptibles al estrés, y con el impacto global del cambio climático y la creciente demanda de alimentos de la humanidad, es crucial comprender qué causa el estrés de las plantas y la tolerancia al estrés. Cuando las plantas absorben el exceso de energía de la luz durante la fotosíntesis, se producen especies reactivas de oxígeno,potencialmente causando estrés oxidativo que daña estructuras importantes. Las plantas pueden suprimir la producción de especies reactivas de oxígeno oxidando P700 el centro de reacción clorofila en el fotosistema I. Un nuevo estudio ha revelado más sobre este proceso vital: el flujo de electrones cíclicos inducido por la oxidación de P700es una recombinación de carga eléctrica que ocurre en el fotosistema I. Estos hallazgos se publicaron el 5 de junio en plantas .
La investigación fue dirigida por el profesor Chikahiro Miyake, el profesor asistente Shinya Wada y Kanae Kadota Universidad de Kobe, en colaboración con el profesor Amane Makino Universidad de Tohoku y el profesor asociado Yuji Suzuki Universidad de Iwate.
El equipo del profesor Miyake reveló en estudios previos que todas las especies fotosintéticas productoras de oxígeno utilizan el sistema de oxidación P700 para lidiar con el estrés oxidativo. El profesor Miyake y el Dr. Giles Johnson profesor titular de la Universidad de Manchester descubrieron que la oxidación P700 está acompañada por unflujo de electrones cíclicos CEF en el fotosistema I PSI. Este flujo cíclico no es necesario para el flujo de electrones lineal que forma parte de la fotosíntesis, entonces, ¿qué está haciendo? Para obtener más información sobre este flujo alternativo, el equipo analizó la interacciónentre los portadores de electrones vinculados a la reacción en el complejo PSI y el rendimiento cuántico de PSII [Y II] que evalúa los niveles de actividad del flujo lineal de electrones. Usaron un cultivo principal: hojas de trigo.
Los resultados mostraron que en el flujo de electrones desde P700 * P700 excitado a ferredoxina Fd, los portadores de electrones A0, A1, FX, FA / FB están presentes, y cuando P700 \ alpha P700 oxidado se acumula, se produce una recombinación de cargaocurre en el que los electrones fluyen desde los portadores de electrones. En P700 * se produce la separación de carga, pasando electrones al portador de electrones A0 y oxidando para formar P700 +. P700 + recibe electrones de PSII y se reduce a su estado fundamental. Mientras tanto, los electrones aceptados porA0 se pasa a A1, FX y FA / FB y fluye a NADP + a través de Fd, produciendo finalmente NADPH energía química utilizada en la fotosíntesis. Al observar la velocidad de reacción en muestras de hojas, la recombinación de carga entre FX y P700 + puede considerarsecamino dominante.
La existencia de la recombinación de carga ya se había revelado a nivel celular en complejos de PSI bioquímicamente aislados, cianobacterias y alga verde. Sin embargo, hasta ahora su papel en la fotosíntesis no estaba claro. Este hallazgo sugiere que los electrones fluyen de FX a P700 + segúnla reactividad de P700 +.
Como resultado secundario, el equipo también reveló el mecanismo para suprimir la producción de especies reactivas de oxígeno basadas en la recombinación de carga. Los portadores de electrones A0, A1, FX, FA / FB tienen un potencial de reducción muy bajo en comparación con el oxígenoEsto sugiere que pueden pasar electrones fácilmente al oxígeno y producir especies reactivas de oxígeno. La recombinación de carga revelada en este estudio juega el papel de suprimir la interacción entre estos portadores de electrones y el oxígeno.
Este estudio propone que el flujo de electrones cíclico inducido por la oxidación de P700 se caracteriza por una reacción de recombinación de carga que ocurre dentro del complejo PSI, incluidas las condiciones necesarias y la velocidad del portador de electrones cíclico. El siguiente paso es investigar la universalidad del papelde recombinación de carga dentro de los complejos de PSI.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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