Kompleksi i korrjes së lehtë II trimer
Shkencëtarët amerikanë dhe italianë hetuan mekanizmin e rishpërndarjes së energjisë nga kompleksi i korrjes së dritës në një membranë artificiale, të ngjashme me proceset që ndodhin në qelizat e bimëve jeshile. Doli se procesi vazhdon përgjatë dy rrugëve, njëra prej të cilave tashmë ishte sugjeruar më herët, por u konfirmua eksperimentalisht për herë të parë. Rezultatet e hulumtimit janë publikuar në Nature Communications.
Në bimët e gjelbra, kalimi i energjisë diellore në energjinë e formimit të lidhjeve kimike ndodh përmes një zinxhiri kompleks reagimesh. Ai përfshin një rrjet të proteinave të antenës: komplekse të korrjes së dritës në membranë që thithin dritën dhe e dërgojnë atë në qendrën e reagimit, ku formohet një ndryshim ngarkese, i cili shkakton reagimin e fotosintezës. Rrjeti i proteinave është gjithashtu në gjendje të përshtatet me ndryshimin e kushteve të ndriçimit për të parandaluar formimin e produkteve të dëmshme të reaksioneve fotokimike, të tilla si radikalët.
Kur ka shumë dritë, sistemi përshtatet për të shpërndarë energjinë e tepërt, duke e kthyer atë në nxehtësi. Ky proces quhet shuarje jo-fotokimike. Në secilin kompleks të korrjes së dritës, një numër procesesh fotofizike ndodhin përgjatë rrugëve të transmetimit, rishpërndarjes së energjisë dhe formimit të molekulave të dëmshme. Me një ndryshim në konformimin e proteinave (rregullimi i ndërsjellë i atomeve të një molekule në hapësirë), shtrirja dhe efikasiteti i këtyre tre proceseve ndryshojnë. Duke marrë parasysh faktin se një rrjet i tërë i komplekseve të tilla është i përfshirë në fotosintezë, është një detyrë e vështirë të përcaktohet ekuilibri midis transferimit të energjisë dhe rishpërndarjes së tij, si dhe mekanizmave të tyre.
Antenat lidhin një rrjet të pigmenteve kryesore (klorofile) dhe ndihmëse (karotenoide) konvertuese të dritës në një fabrikë, ndërveprimi elektronik midis të cilave siguron një transferim të shpejtë dhe efikas të energjisë, i cili përdoret për të filluar reaksionet kimike dhe rishpërndahet.
Në bimët e gjelbra, antena kryesore është i ashtuquajturi kompleksi i korrjes së dritës II (CCKII), fotofizika e të cilit është studiuar shumë. Supozohet se me një ndryshim në konformacion, kompleksi kalon në një gjendje të rishpërndarjes së energjisë. Veryshtë shumë e vështirë të studiohen ndryshime të tilla konformuese, pasi pozicioni i ndërsjellë i atomeve ndikohet nga mjedisi në të cilin ndodhet përbërja. Isshtë e pamundur të përcaktohen rrugët fotofizike të shndërrimit të energjisë në antenat individuale, dhe përpjekjet për të ndikuar në sistem me rrezatim lazer çuan në shfaqjen e artefakteve ndërhyrëse.
Minjung Son dhe kolegët e tij nga Instituti i Teknologjisë në Masaçusets studiuan proceset fotofizike të CCKII në një disk membranor (nanodisk) duke përdorur spektroskopi elektronike dy-dimensionale me brez shumë të shpejtë ultra të shpejtë. Studiuesit vendosën proteinën e dëshiruar në një disk nga një shtresë e dyfishtë lipidesh, duke imituar mjedisin në të cilin gjendet në natyrë, por pa lidhje me rrjetin e proteinave.
Paraqitja skematike e ndikimit të mjedisit në proceset fotofizike në kompleksin e studiuar të mbledhjes së dritës. Shigjetat e lakuara ilustrojnë transferimin e energjisë midis niveleve të energjisë të karotenoideve (të kuqe) dhe klorofileve (jeshile). Linjat e valëzuara tregojnë kalime jo -rrezatuese në karotenoide. Trashësia e shigjetave tregon efikasitetin relativ të procesit përkatës.
Eksperimentet i lejuan autorët të karakterizojnë dy mënyra të shpërndarjes së energjisë. Njëra prej tyre, kalimi i energjisë nënpikosekondare nga klorofilet në gjendjen bazë në karotenoide në gjendjen e parë të ngacmuar, u konfirmua eksperimentalisht për herë të parë nga shkencëtarët. Procese të ndryshme dominuan në varësi të mjedisit në të cilin ndodhej kompleksi (membrana ose detergjenti).
Sipas autorëve, të dhënat e reja do të sigurojnë një kuptim më të mirë të rolit të mekanizmave të rishpërndarjes së energjisë në fotoprotektim. Shpërndarja e energjisë është rritur në membranë, ka shumë të ngjarë për shkak të një rritje të popullsisë së niveleve të konformacionit të shuar. Kjo, nga ana tjetër, dëshmon për ndikimin vendimtar të mjedisit në konformimin dhe dinamikën e proceseve, dhe, rrjedhimisht, në funksionin e kryer nga aparati i fotosintezës së bimëve të gjelbra: transformimi ose rishpërndarja e energjisë.
Tre vjet më parë, shkencëtarët italianë arritën të rikrijojnë artificialisht aparatin fotosintetik të baktereve vjollce, të vendosur në shtresën bilipide të një protoceli artificial.
Transformimi i energjisë diellore në natyrë, rezulton, mund të ndodhë jo vetëm në bimë dhe baktere. Vitin e kaluar, shkencëtarët zbuluan shfaqjen e rrymave elektrike në sistemet inorganike.
