Fotosentez için yeni bir keşif

Karotenoidler mavi/yeşil ışığı emerek enerjiyi klorofillere aktarıyor.

Gelişmiş optik problar kullanılan femtosaniye lazerleri, ışık toplama süreçlerinin gereken en ince ayrıntısına kadar incelenmesini mümkün kılar. (Sağ üstte) Mor bakteriler ve (sol üstte) hücreye ayırt edici mor renk veren ışık toplama kompleksinin yapısı. Bu özel protein bakterioklorofil moleküllerini ve güneş ışığından enerji çeken karotenoidleri içerir. Şeklin alt kısmı 2 boyutlu lazer spektroskopisi ile kaydedilen protein verilerini gösterir.
Gelişmiş optik problar kullanılan femtosaniye lazerleri, ışık toplama süreçlerinin gereken en ince ayrıntısına kadar incelenmesini mümkün kılar. (Sağ üstte) Mor bakteriler ve (sol üstte) hücreye ayırt edici mor renk veren ışık toplama kompleksinin yapısı. Bu özel protein bakterioklorofil moleküllerini ve güneş ışığından enerji çeken karotenoidleri içerir. Şeklin alt kısmı 2 boyutlu lazer spektroskopisi ile kaydedilen protein verilerini gösterir.

Bitki ve mor bakterilerde bulunan pigmentlerin güneşten koruma dışında daha birçok işleve sahip olduğu tahmin ediliyor. Toronto ve Glasgow Üniversitelerinden bilim adamları, bu pigmentlerin fotosentez sırasında ışık enerjisini toplamak gibi bir göreve sahip olduğunu keşfettiler.

Karotenoidler (domatese kırmızı ve havuca turuncu rengi veren benzer pigmentler) genellikle bitkilerde güneş enerjisini toplayan klorofil pigmentleriyle birlikte bulunurlar. Temel işlevleri, güneşten gelen ışınların çok yoğun olduğu zamanlarda fotokoruma sağlamaktır. Ancak bu hafta Science dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada karotenoidlerin mavi/yeşil ışığı yakalamak ve kırmızı ışığı emen klorofillere bu enerjiyi geçirmek gibi bir görevi olduğu belirtiliyor.

Greg Scholes (Toronto Üniversitesi Kimya Bölümü Profesörü ve çalışmanın başyazarı) ‘Bu, bir güneş enerjisi toplayıcısı (kolektör) tasarladığımızda doğadaki incelikleri nasıl göz ardı ettiğimizin bir örneğidir’ diye belirtiyor.

Bir dizi deney sonucu karotenoidin karanlık bir yüzü – sadece ışık emilimi için olmayan gizli bir durum – olduğuna işaret ediyor. Bu özellik çok verimli bir şekilde topladığı enerjiyi klorofil pigmentine aktarmada aracı olarak davranmaktır.

Araştırmacılar deneylerini mor bakterilerde bulunan ışık emici proteinler üzerinde genişbant 2 boyutlu elektronik spektoskopisi ile gerçekleştirdiler. Bu teknik atom ve moleküllerin elektronik yapısını ve dinamiklerini ölçmek için kullanılan bir tekniktir.

Asıl amaç bakterioklorofil moleküllerine enerji aktaran ve ışığı emen karotenoidlerin kuantum mekaniksel durumlarının bütün sıralamasını daha ayrıntılı bir biçimde tanımlamaktı. Verilerde on yıl önce tahmin edilen ve o zamandan beri aranılan bu sıralamada özel bir durum olduğu saptanmıştı. Sonuçlar enerji akışının karotenoidlerden bakterioklorofile doğru ilerlediği duruma işaret ediyor.

‘Tamamen sağduyuya dayalı ışık emilimine katılmayan bir durum bu biçimde kullanılır.’diyor Scholes. ‘Doğa, karotenoid moleküllerindeki bütün kuantum mekaniksel durum aralığındaki pek çok yönü kullanmaktadır. Ve dahası çeşitli yollarda kullanarak bu durumları oluşturmaktadır.’

İlginizi Çekebilir!  Bol Bulunan, Ucuz ve Düşük Toksisiteye Sahip Su-Ayrıştırma Fotokatalizörü

Bu çalışmanın diğer önemli tarafı bu gizemli durumun yıllarca speküle edilmiş olması ve Scholes ve ekibinin raporunun bugüne kadar yazılmış en net kaynak olmasıdır.

‘Yıllar önce bu durum için bir kanıt bulmuştuk ve o zamandan beri araştırıyorduk.’ diye belirtiyor Scholes.

Richard Cogdell (Glasgow Üniversitesi Botanik Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı) ‘Doğal ışık toplama sistemlerinde enerji transfer süreçleri son 60 yıldır yoğun olarak çalışılmaktadır, fakat bu durumun altında yatan mekanizmanın ayrıntıları tartışılmaktadır. Çalışmamız bu gizemi ortadan kaldıracaktır.’ diye belirtiyor.

‘Yapıtaşları olan moleküllerin potansiyelinin farklı göründüğü görülüyor,’ diyor Scholes. ‘Işığı toplamada kullanılan, fotokoruma mor-bakterilerözelliği olan, uyarımları dağıtan parlak ışıkta ‘güvenlik vanasına’ dönüşebilen hatta Bahama lardaki San Andros adasındaki kara delikte bulunan mor bakteriler tarafından bir ısı dönüştürücü olabilen bir molekül hayal edin.’

 

 

Kaynak: sciencedaily.com

Sizce faydalı mıydı?

Değerlendirme: 0 / 5. Oylayan: 0

Yorum Yap