6 de maio de 2009

Cientistas determinam estrutura de moléculas eficientes na captura de luz em bactérias verdes

Um grupo internacional de cientistas derterminou a estrutura molecular da clorofila que é responsável por capturar energia luminosa em bactérias verdes. Os resultados podem ser usados um dia para construir sistemas fotossinteticos artificiais, como aqueles que convertem energia solar em energia elétrica. O artigo foi publicado 4 de Maio de 2009 na PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Os cientistas descobriram que as clorofilas são altamente eficientes em capturar energia luminosa. "Nós descobrimos que a orientação molecular da clorofila faz com que as bactérias verdes sejam ótimas em capturar energia" disse Donald Bryant, Professor de Biotecnologia em Penn State e um dos líderes do grupo. De acordo com ele, bactérias verdes são um grupo de organismos que geralmente vive em ambientes com pouco recurso de luz, como regiões desprovidas de luz nas fontes quentes e profundidades de 100 metros no mar negro. A bactéria possui estruturas chamadas clorossomos, as quais contêm até 250.000 clorofilas. "A capacidade de capturar energia luminosa e rapidamente entregar onde é necessária é essencial para estes organismos, alguns dos quais têm contato apenas com poucos fótons por dia".

No estudo, devido as peculiaridades geométricas dos clorossomos, os pesquisadores precisaram usar técnicas de determinação estrutural bastante inovadoras. Normalmente para determinar estruturas, usa-se Raio-X de cristalografia, uma técninca que identifica o arranjo dos átomos e dá uma idéia do que fazer para tentar desenhar as moléculas. Contudo, cada clorossomo nas bacterias verdes tem uma organização única e diferente das demais, o que invalida a metodologia do raio-x de cristalografia.

O pesquisador usou exemplos excêntricos para nos dar uma visão:
"Clorossomos são como salsichas defumadas. Quando você corta essas salsichas, você vê diferentes padrões de carne e gordura; duas salsichas não são iguais em tamanho e conteúdo, embora haja alguma estrutura dentro. Clorossomos nas bactérias verdes são como essas salsichas, e a variabilidade de sua composição tem prevenido cientistas de usar raios-x de cristalografia para caracterizar a estrutura interna"


Sujeito excêntrico né?

Assim, eles tiveram que usar técnicas genéticas para criar bacterias mutantes que pudessem produzir estruturas mais regulares, cryomicroscopia eletrônica para identificar a maiori distância entre os limites dos clorossomos, espectroscopia com ressonância magnética nuclear para determinar a estrutura das clorofilas componentes do clorossomo, e modelagem computadorizada para juntar todos os dados e trazer a tona a imagem de um clorossomo.

Eles criaram mutantes para entender porque a estrutura da clorofila ficou mais complexa no passar do tempo evolutivo. Para criar o mutante, eles inativaram 3 genes que a bacteria adquiriu tardiamente na evolução. Os cientisas suspeitaram que estes genes tinham função na habilidade melhorada de capturar a energia luminosa. Eles descobriram que a bacteria mais evoluída, do tipo selvagem (com os 3 genes ativos), cresce mais rápido em todos niveis de intensidade de luz do que a forma mutante.

Os resultados revelaram que as moléculas individuais de clorofila estão arranjadas em dímeros - moléculas compostas de duas moléculas iguais - com longas caudas hidrofóbicas esticadas para fora de um dos lados, em disposição espiral helicoidal como nanotubos.

"Primeiramente parece ilógico que as bacterias verdes evoluíram de maneira que aumentassem a desordem geométrica estrutural dos clorossomos para melhorar a eficiência de captura de energia luminosa. A maioria das pessoas pensaria que algo que é muito mais ordenado, provavelmente funcionaria de maneira melhor. Mas é um caso onde claramente isto não é verdade. Se todas moléculas de clorofila são igualmente arranjadas em um clorossomo, então a energia de um fóton, uma vez absorvido, iria vaguear a tôa por todas clorofilas, o que poderia tomar muito tempo. Na bactéria verde selvagem, existe esses domínios diferentes onde as clorofilas estão alojadas e, por essa razão, a habilidade da energia do fóton migrar é restrita. Em outras palavras, a energia em um único fóton passa por um número menor de clorofilas, e isso é uma vantagem em organismos que vivem em ambientes com pouca luz e precisam de respostas rápidas nas áreas onde essa energia é necessária".

Bom, eu traduzi livremente o artigo, então sugiro que dêem uma olhada no link para ver as figuras e ler o estudo completinho.

http://www.science.psu.edu/alert/Bryant4-2009.htm


EDITED:

Putz! depois dessa "trabalhera" toda achei o resumão do artigo já traduzido...Ao menos exercitei meu pobre inglês.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=descoberta-estrutura-de-moleculas-que-capturam-luz-do-sol&id=010115090505

2 comentários:

  1. Os cara são fodão!!!
    logo logo imagino que isso seja aplicado nas microalgas, muito bom, alta eficiência energética em tempo e espaço reduzidos....

    Thank´s man! this is a great post!
    See ya!

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  2. Muito interessante! Obrigado por sua postagem e pela indicação dos links também!

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