Vías de transporte de electrones que operan durante la fotosíntesis oxigénica y su papel en la producción de ATP. Crédito: célula vegetal (2024) DOI: 10.1093/plcell/koae143
Es difícil exagerar la importancia de la fotosíntesis, la vía bioquímica por la cual las plantas, las algas y algunas bacterias convierten la energía del sol en materia orgánica que alimenta a toda la biosfera viviente. Pero todavía hay aspectos del proceso fotosintético que los científicos están trabajando para comprender. Ampliar sus conocimientos ayudará a mejorar la agricultura y luchar contra el cambio climático.
La fotosíntesis proporciona la base para la vida en la Tierra al enriquecer nuestra atmósfera con oxígeno; Aísla la contaminación por carbono de la actividad humana y forma la base de la cadena alimentaria.
«A nivel molecular, la fotosíntesis tiene dos componentes», explicó el especialista en algas de Carnegie Science, Adrien Berlacott. «Existe la división de las moléculas de agua impulsada por la luz solar, que produce moléculas de energía utilizadas por todas las células, y la fijación del dióxido de carbono de la atmósfera en materia orgánica o materia biológica, que consume energía química».
Dijo: «Pero hay una desconexión que ha llevado a décadas de debate. Esto se debe a que la energía química requerida para obtener energía en la segunda mitad del proceso (la conversión de dióxido de carbono en biomasa) es diferente de la moneda energética creada por dividir las moléculas de agua. Y los procesos que convierten las moléculas de energía originales en la energía utilizada para sintetizar azúcares aún son un misterio».
Cuando se trata de eficiencia fotosintética, los organismos varían ampliamente en su capacidad para convertir la luz solar en biomasa. Mientras que un árbol o un césped suelen utilizar entre el 0,5% y el 1% de la energía solar, las microalgas pueden utilizar hasta el 5% de esa energía.
«La fotosíntesis en las plantas es muy ineficiente», añadió Burlacott. «Dado que las algas son tan buenas en esto, tienen un potencial importante para comprender cómo mejorar este proceso fundamental que subyace a todos los aspectos de la vida en nuestro planeta».
Parte del secreto reside en que las algas tienen un sistema bioquímico especial para concentrar el dióxido de carbono dentro del aparato fotosintético. Durante los últimos dos años, el laboratorio de Burlacott ha estado examinando cómo las algas potencian esta capacidad de concentración de carbono mediante el estudio de Chlamydomonas, un grupo de algas fotosintéticas que se encuentran en todo el mundo en agua dulce y salada, suelo húmedo e incluso en superficies nevadas. .
Recientemente, ampliaron esto para examinar cómo la energía básica se convierte en la energía química necesaria para el proceso de fijación de carbono en las algas.
En su artículo publicado en célula vegetal, el equipo de Berlacott reveló que tres circuitos de energía bioquímica impulsan la fijación de carbono en Chlamydomonas. Su trabajo demostró que las tres vías podrían sostener una alta producción de azúcar. Sin embargo, los tres circuitos no fueron igualmente eficaces.
«Dos de las tres rutas desperdician el doble de energía que la más eficiente», afirmó Burlacott. «Y, curiosamente, dos de las vías más eficientes están ausentes en las plantas de cultivo».
De cara al futuro, el grupo quiere dilucidar las contribuciones de cada uno de los tres mecanismos y establecer conexiones entre estos y vías similares en otros organismos fotosintéticos. Queda una gran pregunta sobre si las diferencias en la eficiencia fotosintética entre especies pueden estar relacionadas con los circuitos energéticos que utilizan.
«Estamos tratando de comprender los pasos bioquímicos y biofísicos de cómo las algas capturan dióxido de carbono, lo que nos permitirá mejorar la eficiencia de las principales plantas de cultivo y ampliar las soluciones de captura de carbono», concluyó Berlacott. «Se necesita más trabajo y estamos descubriendo la historia completa de cómo se alimenta la fijación de carbono».
Más información:
Gilles Peltier et al., Vías electrónicas alternativas de la energía de la fotosíntesis Algas verdes CO2 captura, célula vegetal (2024) DOI: 10.1093/plcell/koae143
Proporcionado por la Institución Carnegie para la Ciencia
referencia: La fotosíntesis impulsa nuestro mundo, pero ¿qué impulsa este proceso fundamental? (2024, 10 de julio) Obtenido el 14 de julio de 2024 de https://phys.org/news/2024-07-photosynchronous-powers-world-fuels-fundamental.html
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