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Energia

Eficiência da fotossíntese pode ser explicada pela desorganização

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/07/2023

Eficiência da fotossíntese pode ser explicada pela desorganização
É a primeira vez que se alcança uma resolução nas medições suficiente para analisar proteínas coletoras de luz individuais.
[Imagem: Gabriela S. Schlau-Cohen Lab/MIT]

Desorganização eficiente

Quando as células fotossintéticas - de algas, bactérias e plantas - absorvem a luz do Sol, os fótons saltam entre uma série de proteínas coletoras de luz até atingirem o centro de reação fotossintética.

Lá, as células convertem a energia dos fótons em elétrons, que a jusante irão impulsionar a produção de moléculas de açúcar, que servem de alimento para o ser vivo.

Essa transferência de energia através do complexo coletor de luz ocorre com eficiência muito alta: Quase todo fóton de luz absorvido gera um elétron, um fenômeno conhecido como "eficiência quântica de quase unidade".

Agora, Dihao Wang e colegas do MIT, nos EUA, descobriram como essas proteínas, que funcionam como "antenas de luz", operam com tamanha eficiência.

E a resposta para esse enigma surpreendeu: É o arranjo desorganizado das proteínas que impulsiona a eficiência quântica da conversão da luz em eletricidade - organize as coisas e a eficiência cai drasticamente.

"A organização ordenada é, na verdade, menos eficiente do que a organização desordenada da biologia, o que achamos muito interessante porque a biologia tende a ser desordenada. Essa descoberta nos diz que isso pode não ser apenas uma desvantagem inevitável da biologia, mas os organismos podem ter evoluído para tirar vantagem disso," disse a professora Gabriela Schlau-Cohen.

Eficiência da fotossíntese pode ser explicada pela desorganização
Este estudo empregou células de bactérias fotossintéticas. A seguir a equipe pretende trabalhar com plantas.
[Imagem: Olivia C. Fiebig et al. - 10.1146/annurev-physchem-083122-111318]

Bioinspiração

Esta descoberta tem grande impacto para diversos desenvolvimentos que buscam inspiração na biologia, como no campo da fotônica, nas células solares, na fotossíntese artificial e em todas as aplicações das antenas de luz.

Isso porque o método padrão nos desenvolvimentos da nanotecnologia tipicamente envolve construir nanoestruturas muito ordenadas e com altíssima precisão.

Outra descoberta da equipe é que a maior eficiência é obtida pelas proteínas que estão mais adensadas, uma vez que o menor tempo de viagem evita perdas de energia no processo.

Bibliografia:

Artigo: Elucidating interprotein energy transfer dynamics within the antenna network from purple bacteria
Autores: Dihao Wang, Olivia C. Fiebig, Dvir Harris, Hila Toporik, Yi Ji, Chern Chuang, Muath Nairat, Ashley L. Tong, John I. Ogren, Stephanie M. Hart, Jianshu Cao, James N. Sturgis, Yuval Mazor, Gabriela S. Schlau-Cohen
Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 120 (28) e2220477120
DOI: 10.1073/pnas.2220477120
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