Para ilmuwan mencatat bahwa langkah yang hilang sulit dipahami dalam tahap akhir fotosintesis

Peneliti di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (bersama dengan kolaborator di Swedia, Jerman, dan Inggris Raya) memberi cahaya baru Pada langkah terakhir fotosintesis. Mereka mengamati secara detail atom bagaimana Fotosistem II, kompleks protein yang ditemukan pada tanaman, mengalami transformasi yang mengakibatkan hilangnya atom oksigen ekstra. Para ilmuwan yakin penemuan ini akan membantu menyediakan peta jalan untuk meningkatkan sumber energi bersih. “Ini benar-benar akan mengubah cara kita berpikir tentang Sistem Dua,” kata Uwe Bergmann, seorang ilmuwan dan profesor di University of Wisconsin-Madison, yang ikut menulis makalah tersebut.

Para peneliti mengambil “gambar beresolusi sangat tinggi” dari berbagai tahapan proses (pada suhu kamar), memberi mereka wawasan baru tentang bagaimana dan di mana oksigen diproduksi. Bisbol dapat menawarkan metafora sederhana (jika agak dipaksakan) untuk mengilustrasikan prosesnya. “Pusat melewati empat keadaan oksidasi stabil, yang didefinisikan sebagai S0 hingga S3, saat terkena sinar matahari,” jelas SLAC. “Di lapangan baseball, S0 akan menjadi starter permainan saat pemain di rumah siap memukul. S1-S3 akan menjadi pemain pertama, kedua, dan ketiga.” Berdasarkan metafora ini, adonan yang menyentuh pelari depan menunjukkan bahwa adonan menyerap foton sinar matahari. “Saat bola keempat dipukul, pemain meluncur ke rumah, mencetak lari atau, dalam kasus sistem gambar kedua, melepaskan satu molekul oksigen yang dapat bernapas.” Ini adalah tahap terakhir (S4, antara basis ketiga dan rumah geser dalam metafora kita) yang pertama kali mereka gambarkan, di mana dua atom oksigen berikatan untuk melepaskan molekul oksigen, mengungkapkan langkah-langkah tambahan yang belum pernah kita lihat sebelumnya.

Video di bawah ini menunjukkan proses dan penemuan tim.

“Sebagian besar proses yang menghasilkan oksigen yang dapat dihirup terjadi pada langkah terakhir ini,” kata Vital Yachandra, seorang ilmuwan Berkeley Lab dan rekan penulis makalah tersebut. Diposting di alam. “Tapi ada banyak hal yang terjadi di bagian yang berbeda dari sistem gambar kedua dan semuanya pada akhirnya harus bersatu agar reaksi berhasil. Sama seperti dalam bisbol, faktor-faktor seperti posisi bola dan posisi baseman dan fielder memengaruhi gerakan yang dilakukan pemain untuk mencapai home base, lingkungan protein di sekitar pusat katalitik memengaruhi bagaimana interaksi ini terjadi.”

Para peneliti berharap untuk meningkatkan sinar-X akhir tahun ini untuk menjelaskan prosesnya. Ini akan menggunakan tingkat pengulangan 1 juta denyut per detik, naik dari 120 denyut per detik yang digunakan dalam percobaan ini. “Dengan pemutakhiran ini, kami akan dapat mengumpulkan data selama beberapa hari hanya dalam beberapa jam,” kata Bergman. “Kami juga akan dapat menggunakan sinar-X lunak untuk lebih memahami perubahan kimiawi yang terjadi dalam sistem. Kemampuan baru ini akan terus mendorong penelitian ini ke depan dan memberi penerangan baru pada proses fotosintesis.”

Tim percaya temuan ini akan membantu mereka “mengembangkan sistem fotosintesis buatan yang meniru fotosintesis untuk memanen sinar matahari alami untuk mengubah karbon dioksida menjadi hidrogen dan bahan bakar berbasis karbon.” Jean Kern, rekan penulis dan ilmuwan Berkley Lab lainnya, berkata, “Semakin banyak yang kita ketahui tentang bagaimana alam melakukan ini, semakin dekat kita menggunakan prinsip-prinsip ini dalam proses buatan manusia, termasuk ide fotosintesis buatan sebagai energi yang bersih dan berkelanjutan. sumber.”

Semua produk yang direkomendasikan oleh Engadget dipilih oleh tim editorial kami, terlepas dari perusahaan induk. Beberapa cerita kami menyertakan tautan afiliasi. Jika Anda membeli sesuatu melalui salah satu tautan ini, kami dapat memperoleh komisi afiliasi. Semua harga adalah benar pada saat publikasi.