Pesquisadores finalmente desvendam como começa a fotossíntese

Graham R. Fleming / Quanwei Li

Um estudo recente publicado na revista “Nature” desvendou como começa a fotossíntese. Segundo o estudo, essa reação orgânica é sensível à menor quantidade de luz possível – um único fóton. Usando um elenco complexo de pigmentos cravejados de metal, proteínas, enzimas e coenzimas, os organismos que fazem fotossíntese podem converter a energia da luz em energia química para a vida.

Os pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade de Maryland, todos nos EUA, fizeram a estimulação de fótons únicos e condições ambientais do complexo coletor de luz de uma bactéria roxa que faz a fotossíntese. Com isso, o primeiro fóton que eles geraram foi chamado de “arauto” e foi observado através de um detector altamente sensível.

Princípio dos experimentos.

Os pesquisadores também analisaram as estruturas de absorção de luz da bactéria roxa, chamada LH2, que foi usada no experimento. Como resultado, eles descobriram que fótons no comprimento de onda de 800 nanômetros (nm) são absorvidos através de um anel de nove moléculas de bacterioclorofila em LH2. É justamente isso que faz com que a energia passe para um segundo anel, de 18 moléculas de bacterioclorofila, que consegue emitir fótons fluorescentes em 850 nm.

Este estudo é um avanço importante na compreensão do processo fundamental da fotossíntese e pode ter implicações significativas para o desenvolvimento futuro da tecnologia verde. A fotossíntese é um processo vital para a vida na Terra, pois é através dela que as plantas produzem oxigênio e alimento para si mesmas e para outros seres vivos.

A fotossíntese ocorre principalmente nas folhas das plantas, onde existem células especializadas contendo cloroplastos. Os cloroplastos são organelas celulares responsáveis pela fotossíntese e contêm clorofila, um pigmento verde que absorve a luz solar. A energia da luz é usada para converter dióxido de carbono e água em glicose e oxigênio.

O processo da fotossíntese pode ser dividido em duas etapas principais: as reações dependentes da luz e as reações independentes da luz. As reações dependentes da luz ocorrem nas membranas dos tilacoides dos cloroplastos e envolvem a absorção da luz solar pelas moléculas de clorofila. A energia da luz é usada para produzir ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), duas moléculas importantes para o armazenamento e transporte de energia.

Distribuição de probabilidade do número de arautos por fóton fluorescente anunciado.

As reações independentes da luz ocorrem no estroma dos cloroplastos e envolvem a fixação do carbono. O dióxido de carbono é capturado pelas moléculas do ciclo Calvin-Benson-Bassham e convertido em glicose usando a energia armazenada no ATP e NADPH produzidos nas reações dependentes da luz.

Este estudo recente fornece uma nova compreensão sobre como o processo fundamental da fotossíntese começa. Ao entender melhor como esse processo funciona, os cientistas podem desenvolver novas tecnologias verdes para aproveitar a energia solar de maneira mais eficiente.

Fonte: Single-photon absorption and emission from a natural photosynthetic complex | Nature