7.4 C
Brüsszel
Kedd, január 31, 2023

Páratlan pontosság: A kutatók új információkat tártak fel a fotoszintézisről

NYILATKOZAT: A cikkekben közölt információk és vélemények az azokat közölők sajátjai, és ez a saját felelősségük. A The European Timesban való megjelenés nem jelenti automatikusan a nézet jóváhagyását, hanem a kifejezés jogát.

A fotoszintézis az a folyamat, amelynek során a növények és más szervezetek a fényenergiát kémiai energiává alakítják.


A Photosystem I növényekben egy eddig nem megfigyelt arc/molekuláris vizsgálatot tár fel nagy pontossággal.

A fotoszintézis az élet legfontosabb alapja a Földön. Ebben a napfény energiájából biomasszát és cukrot állítanak elő növények és egysejtű algák. A folyamat során oxigén is szabadul fel. Most először egy új fehérjekomplex szerkezete, amely katalizálja az energiaátalakítási folyamatokat

fotoszintézis
A fotoszintézis az, ahogy a növények és egyes mikroorganizmusok a napfényt használják szénhidrát szintetizálására szén-dioxidból és vízből.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>a fotoszintézist a Münsteri Egyetem (Németország) növényi biotechnológusai és szerkezetbiológusai határozták meg ) és Stockholmban (Svédország).

Ez a fehérjekomplex az I. fotorendszer, amelyet a növényekben egyetlen fehérje komplexként (monomerként) ismernek. Michael Hippler professzor a

Münster Egyetem
Az 1780-ban alapított Münsteri Egyetem (németül Westfälische Wilhelms-Universität Münster, WWU) egy állami egyetem, amely Münster városában, Észak-Rajna-Vesztfáliában található Németországban. A tudományok, a társadalomtudományok és a bölcsészettudományok széles skáláját kínálja, több mint 120 tanulmányi területtel 15 tanszéken.

” data-gt-translate-attributes=”[{„attribute”:”data-cmtooltip”, „format”:”html”}]”>A Münsteri Egyetem és Alexey Amunts, a Stockholmi Egyetem professzora egy kutatócsoportot vezetett amely először mutatta be, hogy a növényekben lévő két fotorendszer I monomer dimerként állhat össze, és leírta ennek az új típusú molekuláris gépezetnek a molekuláris szerkezetét.


Az eredmények, amelyeket a közelmúltban publikáltak a folyóiratban Természetes növények, eddig páratlan fokú pontossággal nyújtanak molekuláris betekintést a fotoszintézis folyamatába. Segíthetnek a jövőben az I. fotorendszer reduktív erejének (az elektronfeladási hajlandóságnak) hatékonyabb kihasználásában, például hidrogén energiaforrásként történő előállításában.

A háttér: Két fotoszintézis komplexum, az I. és II. fotorendszer, amelyek különböző hullámhosszú fény esetén működnek a legjobban. A fényenergia felvétele az I. és II. fotorendszerbe lehetővé teszi az elektronok szállítását a molekuláris „fotoszintetikus gépen” belül, ami elősegíti a fényenergia kémiai energiává való átalakulását. A folyamat során az I. fotorendszerből származó elektronok a ferredoxin fehérjéhez jutnak.

A zöldalgában a ferredoxin a fotoszintézis során keletkező elektronokat továbbíthatja a hidrogenáz nevű enzimnek, amely ezután molekuláris hidrogént termel. Ezt a molekuláris hidrogént tehát fényenergia bevitelével állítják elő, ami azt jelenti, hogy megújuló módon állítják elő, és jövőbeli energiaforrásként szolgálhat. A kutatók feltették maguknak a kérdést: „Hogyan kapcsolódik a fotoszintetikus hidrogén termelése az I. monomer és dimer fotorendszer szerkezeti dinamikájához?


Az eredmények részletesen

A fotorendszert a zöld algából homodimerem Chlamydomonas reinhardtii 40 fehérje alegységből áll, 118 transzmembrán hélixtel, amelyek 568 fotoszintézis pigment szerkezetét biztosítják. Kriogén elektronmikroszkóppal a kutatók kimutatták, hogy a PsaH és Lhca2 jelölésű alegységek hiánya az I. monomer fotorendszer (PSI) és a hozzá kapcsolódó fénygyűjtő fehérjék (LHCI) fej-fej irányultságához vezet. Az Lhca9 fénygyűjtő fehérje a kulcselem, amely biztosítja ezt a dimerizációt.

A tanulmányban a kutatók meghatározzák a legpontosabban elérhető PSI-LHCI modellt 2.3 Ångström felbontásra (egy Ångström a milliméter egy tízmilliomodrészének felel meg), beleértve a flexibilisen kötött plasztocianint elektronátvivőt, és hozzárendelik a helyes azonosítót és orientáció minden pigmenthez, valamint 621 vízmolekulához, amelyek befolyásolják az energiaátviteli útvonalakat. Egy második gén (pgr5) elvesztésével összefüggésben az Lhca2 alegység genetikailag indukált downregulációja a kettős mutánsban nagyon hatékony hidrogéntermelést eredményez. Ahogy Michael Hippler mondja: „Az Lhca2 kimerülése elősegíti a PSI dimer képződését, ezért azt javasoljuk, hogy a hidrogenáz elősegítse a fotoszintetikus elektronok célba juttatását a PSI dimerből, amint azt korábbi munkánkban javasoltuk. A PSI-dimer szerkezete lehetővé teszi számunkra, hogy célzott genetikai módosításokat hajtsunk végre annak érdekében, hogy teszteljük a PSI-dimer révén javított hidrogéntermelés hipotézisét.

Hivatkozás: Andreas Naschberger, Laura Mosebach, Victor Tobiasson, Sebastian Kuhlgert, Martin Scholz, Annemarie Perez-Boerema, Thi Thu Hoai Ho, André Vidal-Meireles, Yuichiro „Alga fotorendszer I dimer és nagy felbontású PSI-plasztocianin komplex modellje” Takahashi, Michael Hippler és Alexey Amunts, 13. október 2022. Természetes növények.
DOI: 10.1038/s41477-022-01253-4


- Reklám -

Még több a szerzőtől

- Reklám -
- Reklám -
- Reklám -
- Reklám - spot_img

Muszáj elolvasni

Legfrissebb cikkek