La fotosíntesis recableada en la escala de tiempo de picosegundos

Área de la Ciencia:

• Investigación de la fotosíntesis
• La bioenergía
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• Los fotosistemas II y I (PSII, PSI) son cruciales para la fotosíntesis, impulsando la oxidación del agua y la energización de los electrones.
• La investigación actual tiene como objetivo "re-cablear" la fotosíntesis para mejorar la eficiencia y las nuevas aplicaciones como la evolución de H2.
• Los métodos anteriores se centraron en la extracción de carga en los aceptores terminales, limitando las ganancias termodinámicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la posibilidad de la extracción temprana de electrones directamente de los centros de reacción fotoexcitados de PSI y PSII.
• Desafiar la antigua creencia de que los centros de reacción son inaccesibles dentro de la estructura del fotosistema.
• Explorar nuevas vías para manipular los procesos fotosintéticos para aplicaciones biotecnológicas.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de absorción transitoria ultra rápida (TA) in vivo.
• Se emplearon células cianobacterianas vivas y fotosistemas aislados.
• Se utilizaron mediadores de electrones exógenos como el 2,6-dicloro-1,4-benzoquinona (DCBQ) y el metilviólogo.

Principales resultados:

• Se ha demostrado la extracción exitosa de electrones de PSI y PSII fotoexcitados.
• Se logró la extracción de electrones en las primeras etapas, varios picosegundos después de la foto-excitación.
• Postularon que los mediadores oxidan los pigmentos de clorofila periférica en estados de transferencia de carga deslocalizados.

Conclusiones:

• El estudio desafía los modelos existentes de aislamiento del fotosistema.
• La extracción temprana de electrones de los fotosistemas es factible.
• Abre nuevas vías para el estudio y recableado de la fotosíntesis para las biotecnologías y la fotosíntesis semi-artificial.