Todos os organismos vivos precisam de energia para sua sobrevivência, e essa energia vem indiretamente do sol. Alguns organismos, como plantas, cianobactéria, e algas, são capazes de converter diretamente essa energia luminosa em energia química por meio de um processo chamado "fotossíntese". Esses organismos fotossintéticos contêm estruturas especiais para mediar a fotossíntese, chamado de "fotossistemas".

Existem dois fotossistemas que realizam reações de conversão de energia de luz, cada um dos quais é composto de várias proteínas e pigmentos. Entre os pigmentos fotossintéticos, a clorofila é a mais importante, que não apenas captura a energia da luz do sol, mas também participa da "cadeia de transferência de elétrons, "um caminho molecular através do qual os fótons (da luz do sol) são convertidos em elétrons (que são usados ​​como fonte de energia). Existem diferentes tipos de moléculas de clorofila, cada um com uma função específica que varia de absorver luz e convertê-la em energia. Além disso, cada molécula de clorofila absorve luz em diferentes regiões. Recentemente, um novo tipo de clorofila chamado Chl f foi descoberto, mas detalhes como exatamente onde está localizado e como funciona permaneceram um mistério até agora.

Em um novo estudo publicado em Nature Communications , uma equipe de pesquisadores liderada pelo Prof. Tatsuya Tomo na Universidade de Ciência de Tóquio, Japão, e incluindo pesquisadores colaboradores da Universidade de Okayama, Universidade de Tsukuba, Kobe University, e RIKEN, revelou novos detalhes sobre a localização e funções de Chl f . Eles queriam obter uma visão sobre o complexo processo de fotossíntese, como uma compreensão aprofundada deste processo pode ter várias aplicações futuras, como o desenvolvimento de células solares. Falando sobre o estudo, Prof. Tomo diz, "O curso inicial da fotossíntese começa quando o pigmento fotossintético ligado a este complexo fotoquímico absorve luz. Analisamos a estrutura de um complexo fotoquímico recém-descoberto, fotossistema I com Chl f que tem um máximo de absorção no lado de menor energia da luz (luz vermelha distante). Além disso, analisamos a função de Chl f . "

O que os cientistas sabiam até agora era que Chl f é "vermelho distante deslocado, "o que significa que esta molécula absorve a luz vermelha distante da extremidade inferior do espectro de luz. O Prof. Tomo e sua equipe queriam cavar mais fundo, e para isso, eles estudaram a alga em que Chl f foi descoberto pela primeira vez. Usando técnicas como microscopia crioeletrônica, eles analisaram a estrutura de alta resolução do fotossistema nesta alga em detalhes e descobriram que Chl f está localizado na periferia do fotossistema I (um dos dois tipos de fotossistemas), mas não está presente na cadeia de transferência de elétrons. Eles também descobriram que a luz vermelha distante causa mudanças estruturais no fotossistema, que são acompanhados pela síntese de Chl f nas algas, levando-os a concluir que Chl f causa essas mudanças estruturais no fotossistema I. Isso foi emocionante, pois esta descoberta é a primeira a explicar como exatamente Chl f trabalho.

Prof Tomo diz, "Nossas descobertas revelaram que o aparecimento de Chl f está bem correlacionado com a expressão de genes do fotossistema I induzidos sob luz vermelha distante. Isso indica que Chl f funções para coletar a luz vermelha distante e melhorar a transferência de energia colina acima. Também descobrimos que a sequência de aminoácidos do fotossistema I foi alterada de modo a acomodar a estrutura de Chl f . "

Compreender os meandros da fotossíntese tem várias aplicações importantes. Por exemplo, imitar o processo de fotossíntese em um sistema artificial é um método elegante de capturar energia solar e convertê-la em eletricidade. Prof Tomo elabora, "Cerca de metade da energia solar que cai na Terra é luz visível, e a outra metade é a luz infravermelha. Nossa pesquisa apresenta um mecanismo que pode usar luz no espectro de energia inferior, que nunca foi visto antes. Nossos resultados mostram como melhorar a eficiência da transferência de energia na fotossíntese e, por extensão, também fornecem informações importantes sobre a fotossíntese artificial. "