La fotosintesi è la fonte primaria di energia per quasi tutta la vita sulla terra. Un nuovo studio, pubblicato in Natura , fornire nuove informazioni su come l'evoluzione ha ottimizzato i movimenti degli elettroni guidati dalla luce nella fotosintesi per ottenere un'efficienza complessiva quasi perfetta.

Quasi tutta la vita sulla terra ha le reazioni di trasduzione dell'energia della fotosintesi come fonte primaria di energia. Queste reazioni guidate dalla luce si verificano nelle piante, alghe e batteri fotosintetici.

La struttura a raggi X di una proteina fornisce agli scienziati molte informazioni su come svolgono il loro compito biologico in una cellula vivente.

Le pellicole a raggi X mostrano cambiamenti strutturali all'interno di una proteina

In questo lavoro gli scienziati hanno utilizzato un metodo chiamato cristallografia a raggi X risolta nel tempo per creare un filmato dei cambiamenti strutturali all'interno della proteina responsabile delle reazioni chimiche della fotosintesi guidate dalla luce. Per ottenere questo risultato, gli scienziati dell'Università di Göteborg hanno utilizzato una sorgente di raggi X leader a livello mondiale in California (un laser a elettroni liberi a raggi X) per esaminare se i riarrangiamenti strutturali all'interno delle proteine ​​fotosintetiche si verificano nel tempo impiegato dalla luce per attraversare un capello della tua testa. Sorprendentemente, queste misurazioni hanno mostrato che la proteina cambia struttura su questa scala temporale.

Sono stati osservati sottili movimenti nella proteina

Gli scienziati dell'Università di Göteborg hanno osservato che questi movimenti erano molto sottili, con sia il donatore di elettroni (un gruppo chimico che assorbe la luce e rilascia un elettrone) che l'accettore di elettroni (un gruppo chimico che si trova a 2 nm di distanza e che riceve questo elettrone) si muove a meno di 0,03 nm (1 nm =10 ^-9 m o un milionesimo di millimetro) in 300 ps (1 ps =10 ^-12 sec è chiamato picosecondo ed è un milionesimo di milionesimo di secondo).

La proteina nel suo insieme ha anche cambiato leggermente struttura per evitare che l'elettrone ritorni al punto in cui era iniziato, che altrimenti renderebbe inutile la reazione. Questi risultati sono fondamentali per il modo in cui l'evoluzione ha ottimizzato le proteine ​​che trasducono l'energia per miliardi di anni per consentire loro di eseguire reazioni redox senza che l'energia venga persa nel processo.

"Gli studi di cristallografia risolti nel tempo di una proteina fotosintetica da batteri rivelano come i movimenti degli elettroni indotti dalla luce sono stabilizzati da cambiamenti strutturali della proteina che si verificano su una scala temporale di picosecondi, "dice Richard Neutze, professore all'Università di Göteborg.