Identifican un nuevo paso en la fotosíntesis

Bioquímica
Identifican un nuevo paso en la fotosíntesis

El uso de la luz solar para suministrar energía a nuestras viviendas y oficinas a gran escala es un sueño no cumplido debido a que la tecnología todavía es demasiado ineficaz. El estudio de la fotosíntesis podría proporcionar nuevas pistas que expliquen cómo absorben las plantas casi el 100 por ciento de la luz solar que reciben, y cómo la transforman en otras formas de energía. Un reciente descubrimiento nos acerca un paso más a los secretos de ese mecanismo tan eficiente.




La muestra extraída de espinaca, iluminada con rayos-X



Los investigadores Michael Haumann y Holger Dau, de la Universidad Libre de Berlín, usaron la fuente de rayos X del centro europeo ESRF para investigar la cinética del proceso de la fotosíntesis. Ahora han confirmado la existencia de un quinto paso en el proceso de catálisis que convierte el agua en oxígeno.

La clorofila en las plantas absorbe la luz solar, convirtiéndola en energía usada por el "complejo generador de oxígeno" para catalizar la descomposición del agua en oxígeno molecular. Este complejo contiene cuatro átomos de manganeso y uno de calcio que son la parte central de la reacción catalítica. Cinco estados intermedios han sido propuestos en el proceso de fotosíntesis (un ciclo conocido como el "Ciclo Kok") pero sólo cuatro habían sido demostrados. Con la ayuda del ESRF, los científicos han podido identificar el estado faltante, que es particularmente importante por estar involucrado de manera directa en la formación de oxígeno molecular. Los investigadores sugieren, además, una extensión del "Ciclo Kok" con un intermedio adicional, y proponen un nuevo mecanismo de reacción en una base molecular para la liberación de dioxígeno.

Para estudiar este proceso, midiendo la fluorescencia emitida después de la excitación con rayos X, el uso del sincrotrón fue crucial: fue necesario un rayo muy intenso y estable de rayos X para realizar este estudio en esa compleja proteína, altamente diluida, presente en la muestra investigada de espinaca.

Irradiaron la muestra con un láser y registraron el cambio usando fluorescencia de rayos X cada 10 microsegundos, para comprobar cómo se desarrollaban diferentes estados de oxidación. Cuando analizaron cuidadosamente la cinética de reacción, observaron un tiempo de retraso antes del paso que produce O2. Este retraso probó claramente la existencia del, por mucho tiempo buscado, estado intermedio.

Michael Haumann destaca que estos resultados van a mejorar no sólo nuestra comprensión de cómo es usada la energía solar por las plantas, sino que también contribuirán al progreso tecnológico que nos lleve hacia paneles solares más eficientes.



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