Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Bagaimana Transfer Elektron Terjadi dalam Reaksi Fotosintesis?

Misteri fotosintesis selama beberapa dekade akhirnyanya terpecahkan, bagaimana cahaya matahari yang diserap oleh tumbuhan, bakteri fotosintetis diubah menjadi energi. Ilmuwan dari Laboratorium Nasional Argonne Departemen Energi AS (DOE), bekerja sama dengan kolaborator di Universitas Washington di St. Louis, baru-baru ini memecahkan bagian kritis dari misteri kuno ini, mempelajari peristiwa ultrafast awal protein fotosintesis. menangkap cahaya dan menggunakannya untuk memulai serangkaian reaksi transfer elektron.

Hampir 35 tahun yang lalu, ketika struktur pertama dari jenis kompleks ini diresmikan, para ilmuwan terkejut menemukan bahwa setelah penyerapan cahaya, proses transfer elektron menghadapi dilema, ada dua jalur yang memungkinkan bagi elektron untuk melakukan perjalanan. Di alam, tanaman, ganggang dan bakteri fotosintesis hanya menggunakan salah satunya dan para ilmuwan tidak tahu mengapa. Apa yang mereka tahu adalah bahwa daya dorong elektron melintasi membran yang secara efektif memanen energi foton.

Para ilmuwan telah lama berusaha memahami dengan tepat bagaimana mereka melakukan ini, berharap dapat menggunakan pengetahuan ini untuk meningkatkan perangkat buatan manusia seperti panel surya dan sensor.

Tahap Proses Fotosintesis
  • Dalam organisme fotosintetik, proses ini dimulai dengan penyerapan foton cahaya oleh pigmen yang terlokalisasi dalam protein.
  • Setiap foton mendorong elektron melintasi membran yang terletak di dalam kompartemen khusus di dalam sel. "Pemisahan muatan melintasi membran - dan stabilisasi - sangat penting karena menghasilkan energi yang mendorong pertumbuhan sel," kata ahli biokimia Argonne Deborah Hanson.

Transfer elektorn fotosintesis?
Menggunakan beberapa langkah, Ilmuwan Argonne dan Universitas Washington berhasil mengganggu masing-masing dari mereka untuk mengubah lintasan elektron. "Kami telah berada di jalur ini selama lebih dari tiga dekade, dan ini merupakan pencapaian besar yang membuka banyak peluang," kata Dewey Holten, seorang ahli kimia di Universitas Washington.
"Untuk memahami bagaimana biologi mendorong semua aktivitas berakar, Anda harus memahami transfer elektron," kata ahli biofisika Argonne Philip Laible. "Pergerakan elektron sangat penting: begitulah cara kerja dilakukan di dalam sel."
Artikel para ilmuwan baru-baru ini, "Rekayasa ulang pemisahan muatan primer di pusat reaksi fotosintesis bakteri," yang diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences (PNAS), menunjukkan bagaimana mereka menemukan versi rekayasa dari kompleks protein yang mengubah pemanfaatan jalur, mengaktifkan yang tidak aktif saat menonaktifkan yang lain.

"Sungguh luar biasa bahwa kami telah berhasil mengubah arah transfer elektron awal," kata Christine Kirmaier, ahli kimia dan pemimpin proyek Universitas Washington. "Di alam, elektron 100 persen memilih satu jalur dalam satu waktu. Tetapi melalui upaya tersebut, ilmuan membuat elektron beralih ke jalur alternatif 90 persen dalam satu waktu.

Penemuan ini menimbulkan pertanyaan menarik untuk penelitian di masa depan." Sebagai hasil dari upaya mereka, para ilmuwan sekarang lebih dekat dari sebelumnya untuk dapat merancang sistem transfer elektron di mana mereka dapat mengirim elektron ke jalur yang mereka pilih. "Ini penting karena kami mendapatkan kemampuan untuk memanfaatkan aliran energi untuk memahami prinsip-prinsip desain yang akan mengarah pada aplikasi baru sistem abiotik," kata Laible.

Ini akan memungkinkan untuk meningkatkan banyak perangkat bertenaga surya, yang jauh lebih kecil dan efisien. Kami memiliki peluang luar biasa di sini untuk membuka disiplin ilmu yang sepenuhnya baru dari reaksi biokimia yang digerakkan oleh cahaya, yang belum pernah dibayangkan.

Refrensi Jurnal: 

  • Philip D. Laible, Deborah K. Hanson, James C. Buhrmaster, Gregory A. Tira, Kaitlyn M. Faries, Dewey Holten, Christine Kirmaier. Switching sides—Reengineered primary charge separation in the bacterial photosynthetic reaction center. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 117 (2): 865 https://doi.org/10.1073/pnas.1916119117

Post a Comment for "Bagaimana Transfer Elektron Terjadi dalam Reaksi Fotosintesis?"