Yeni bilimsel tekniklerin gelişimi ile birlikte proteinlerin fotosentezdeki karmaşık rolü daha iyi anlaşılmaktadır. Yaklaşık 300 yıl önce keşfedilmiş olmasına rağmen fotosentez, hâlâ cevaplandırılamamış birçok soruyu içinde barındırıyor. Özellikle proteinlerin, güneş ışığını kimyasal enerjiye dönüştürmek ve aynı zamanda bitkileri fazla güneş ışığından korumak için kendilerini nasıl düzenledikleri merak konusudur.
Japonya’daki Leeds Üniversitesi’nden biliminsanları, fotosentez araştırmalarına yönelik yeni bir yaklaşım geliştirdi. Bitkilerin doğal membranının yapısını ve gelişmiş düzeydeki mikroskopların çalışma mekanizmasını taklit eden hibrit zarları kullanarak tek tek proteinlerin davranışını ortaya çıkarmak için fotosentezi nano ölçekli olarak inceledi.
Araştırmacılardan Peter Adams, “Araştırma proteinlerin etkileşime girme biçimini moleküler düzeyde ele alıyor. Böylelikle fotosentezin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacaklar. Elde edilen veriler biliminsanlarının mahsul verimini korumanın ve artırmanın yeni yollarının belirlenmesine yardımcı olacak ve teknoloji uzmanlarına güneş enerjisi bazlı yeni malzemeler geliştirme konusunda ilham verecek” açıklamalarında bulundu.
Fotonlar, ışık toplayan proteinlerin içindeki pigmentlerin uyarılmasına neden olduğunda fotosentez süreci başlar. Proteinlerin düzenlenme şekli, enerjinin diğer moleküllere nasıl aktarılacağını belirler. Bitkilerin taşıdıkları farklı pigmentler, proteinleri ve ışık algılayıcı yapıları katmanlarında bulunduran karmaşık sistemlerdir. Enerjinin emilimi ve transferi ile bu enerjinin diğer biçimlerine dönüştürülmesi sistemler tarafından düzenlenir.
Böylesi karmaşık bir sistemi anlamak için biliminsanları, birkaç nanometre boyutundaki membranın bileşenlerinin incelenmesini sağlayan atomik kuvvet mikroskobu tekniğini kullandılar. Bu noktadaki zorluk doğal bitki membranlarının kırılgan bir yapıya sahip olması ve atomik kuvvet mikroskobunda zarar görebilmeleridir. Zorluğu gidermek için doğal bitki membranının yerine geçebilecek ve atomik kuvvet mikroskobu ile incelenmeye olanak sağlayan, doğal bitki materyalinden ve sentetik lipitlerden oluşan bir tür hibrit membran geliştirildi.
Hibrit membranı kullanan ekip, hem atomik kuvvet mikroskobundan ve FLIM adı verilen başka bir görselleştirme tekniğinden yararlanarak membranı analiz etti. Fotosentez sırasında gerçekleşen dinamik davranışlar ve etkileşimler hakkında fikir veren bu çalışmanın gelecekte yeni teknolojilerin geliştirilmesi için önemli bir basamak olacağı düşünülüyor.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-03-small-big-photosynthesis.html
