Molécula de clorofila pode ser a chave para melhores células solares

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A fotossíntese, processo pelo qual alguns organismos convertem a luz do sol em energia química, é bem conhecida. Mas, é um fenômeno complexo, que envolve uma miríade de proteínas. A molécula Chl f, um novo tipo de clorofila, é conhecido por desempenhar um papel na fotossíntese, mas devido à sua recente descoberta, sua localização e funções não são compreendidas. Cientistas do Japão agora analisaram em detalhes o complexo de proteínas envolvido na fotossíntese e descobriram vários novos aspectos sobre a Chl f.

 Todos os organismos vivos precisam de energia para sua sobrevivência, e essa energia vem indiretamente do sol. Alguns organismos, como plantas, cianobactérias e algas, são capazes de converter diretamente essa energia luminosa em energia química por meio de um processo denominado “fotossíntese”. Esses organismos fotossintéticos contêm estruturas especiais para mediar a fotossíntese, chamadas de “fotossistemas”. Existem dois fotossistemas que realizam reações de conversão de luz-energia, cada um dos quais é composto por várias proteínas e pigmentos. Entre os pigmentos fotossintéticos, a clorofila é o mais crucial, que não só captura a energia da luz do sol, mas também participa da "cadeia de transferência de elétrons", uma via molecular pela qual os fótons (da luz solar) são convertidos em elétrons (que são usados como fonte de energia). Existem diferentes tipos de moléculas de clorofila, cada uma 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 ele está localizado e como funciona permaneceram um mistério até agora.

Em um novo estudo publicado em Natureza das Comunicações, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Prof. Tatsuya Tomo da Universidade de Ciência de Tóquio, Japão, e incluindo pesquisadores colaboradores da Universidade de Okayama, Universidade de Tsukuba, Universidade de Kobe e RIKEN, revelou novos detalhes sobre a localização e funções de Chl f. Eles queriam obter informações sobre o complexo processo de fotossíntese, pois uma compreensão aprofundada desse processo poderia ter várias aplicações futuras, como o desenvolvimento de células solares. Falando sobre o estudo, o 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, o 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 “alterado para o vermelho distante”, o que significa que essa 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, 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 in a cadeia de transferência de elétrons. Eles também descobriram que a luz vermelha distante causa mudanças estruturais no fotossistema, que são acompanhadas pela síntese de Chl f nas algas, levando-os a concluir que Chl f causa essas mudanças estruturais no fotossistema I. Isso foi empolgante, pois esta descoberta é a primeira a explicar como exatamente Chl f funciona. O professor 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 luz infravermelha. Nossa pesquisa apresenta um mecanismo que pode usar luz no espectro de energia inferior, o 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. ”

Divisão de Comunicações do Departamento de Assuntos Gerais da Universidade de Kobe

Sobre a Universidade de Ciência de Tóquio

A Tokyo University of Science (TUS) é uma universidade bem conhecida e respeitada, e a maior universidade particular de pesquisa científica especializada no Japão, com quatro campi no centro de Tóquio e seus subúrbios e em Hokkaido. Fundada em 1881, a universidade tem contribuído continuamente para o desenvolvimento da ciência no Japão ao inculcar o amor pela ciência em pesquisadores, técnicos e educadores.

Com a missão de “Criar ciência e tecnologia para o desenvolvimento harmonioso da natureza, dos seres humanos e da sociedade”, a TUS empreendeu uma ampla gama de pesquisas, da ciência básica à aplicada. A TUS adotou uma abordagem multidisciplinar de pesquisa e empreendeu estudos intensivos em alguns dos campos mais vitais da atualidade. A TUS é uma meritocracia onde o melhor da ciência é reconhecido e cultivado. É a única universidade privada no Japão que produziu um ganhador do Prêmio Nobel e a única universidade privada na Ásia a produzir ganhadores do Prêmio Nobel no campo das ciências naturais.
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