Biofísicos de la Universidad de Michigan,
han usado cortos pulsos de luz para investigar la mecánica de la fotosíntesis y
definir el papel que las vibraciones moleculares juegan en la conversión de
energía que alimenta la vida en nuestro planeta.
Los hallazgos, publicados en Nature
Chemistry, podrían potencialmente ayudar a los ingenieros a hacer células
solares y sistemas de almacenamiento de energía más eficientes, además de
aportar pruebas nuevas a un debate en curso de “biología cuántica” sobre cómo
se las arregla exactamente la fotosíntesis para ser tan eficiente.
A través de la fotosíntesis, las plantas
y algunas bacterias convierten la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en
alimentos para sí mismos y oxígeno para que los animales respiren. Quizás es el
proceso bioquímico más importante en la Tierra, pero los científicos aún no
entienden completamente cómo funciona.
“Los sistemas fotosintéticos biológicos y
artificiales absorben luz y la convierten en energía. En el caso de la
fotosíntesis natural, la separación de la carga conduce a energía bioquímica.
En los sistemas artificiales, queremos coger esa separación de carga y
utilizarla para generar electricidad o alguna otra fuente de energía como los
biocombustibles”, explica Jennifer Ogilvie, profesora asociada de física y
biofísica en la Universidad de Michigan y autora principal de un artículo sobre
los resultados que se publicará en Nature Chemistry.
Los investigadores trabajaron con Charles
Yocum, profesor emérito en el Departamento de Biología Molecular, Biología
Celular y del Desarrollo, y el Departamento de Química en el Colegio de
Literatura, Ciencias y Artes de UM para extraer lo que se llaman los centros de
reacción del fotosistema II de las hojas. Situado en los cloroplastos de las
células vegetales, el fotosistema II es el grupo de proteínas y pigmentos que
hace el trabajo pesado en la fotosíntesis y es también la enzima natural que se
sabe que utiliza la energía solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.
Los investigadores utilizaron su método
espectroscópico único para excitar los complejos del fotosistema II y examinar
las señales que se produjeron, de forma que obtuvieron conocimientos acerca de
las vías en las hojas que recogen energía y carga.
“Podemos rastrear cuidadosamente lo que
está pasando —subraya Ogilvie—. Podemos ver qué energía se transfiere y cuándo
se ha producido la separación de carga.” Las señales espectroscópicas que
capturaron contenían ecos de larga duración, que revelaban movimientos
vibratorios específicos que ocurrieron durante la separación de la carga.
“Lo que hemos encontrado es que cuando la
distancia en el nivel de energía se encuentra cerca de las frecuencias de
vibración, se puede obtener una mayor separación de la carga”, detalla Ogilvie.
Esta experta prevé utilizar esta información para alterar el diseño del proceso
en los materiales que tienen la estructura vibracional y electrónica apropiada
para imitar este proceso de separación de carga altamente eficiente.
Referencia:
http://www.teorema.com.mx/biodiversidad/ecosistemas/la-fotosintesis-el-proceso-bioquimico-mas-importante-de-la-tierra/
Beatríz López
ID.149823
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