Eficiența fotosintezei plantelor a fost îmbunătățită
Cercetătorii injectează nanoparticule în frunza Arabidopsis thaliana (foto: Bryce Vickmark / MIT / compulenta.computerra.ru)
Cu ajutorul nanotuburilor de carbon, plantele pot fi făcute pentru a "asimila" astfel de lungimi de undă ale undelor luminoase. care sunt inaccesibile pentru aparatul fotosintetic și, de asemenea, să se simtă substanțe toxice și explozive în aer.
Dacă nu vom explora detaliile biochimice moleculare, atunci fotosinteza este capacitatea de a crea substanțe organice din anorganice (apă și dioxid de carbon) utilizând energia luminoasă. Invenția este cu siguranță uimitoare, dar chiar și în manualele școlare scria că eficiența absorbției de lumină în fotosinteză nu depășește 10%. Aceasta este o fracțiune atât de nesemnificativă a radiației disponibile, complexele fotosintetice pot beneficia de organism. (În acest caz vorbim despre radiația care a atins celula fotosintetică.)
În membranele cloroplastice sunt pigmenți și proteinele care le servesc: lumina scoate un electron din molecula de pigment și acest electron începe o călătorie prin moleculele purtătoare. Energia care este eliberată din fluxul de electroni, celula folosește pentru a sintetiza carbohidrații, dar oxigenul este un produs secundar al reacției. Dacă cloroplastele sunt îndepărtate din celula de plantă, acestea pot funcționa o perioadă de timp, dar după câteva ore se opresc: lumina și oxigenul dăunează proteinele aparatului fotosintetic. În timp ce cloroplastul se află în cușcă, astfel de deteriorare este eliminată în timp util, dar nu există nimeni care să repare agregatele fotosintetice în afara celulei, cloroplasticele nu dispun de instrumente pentru aceasta.
Soluția pare evidentă: furnizarea de cloroplaste cu un fel de antioxidant. Cercetatorii au folosit in acest scop nanoparticule din oxid de ceriu, cunoscut ca un puternic antioxidant, capabil sa neutralizeze o gama larga de agenti radicali-oxidanti. Nanoparticule învelite într-o carcasă de acid poliacrilic, care le-a permis să pătrundă în membrana exterioară a cloroplastelor. Într-adevăr, a fost posibil să se reducă foarte mult daunele provocate moleculelor, dar oamenii de știință au fost, de asemenea, interesați de posibilitatea introducerii în cloroplast a unor "corpuri străine".
Folosind aceeași tehnică, au introdus un complex de nanotuburi de carbon acoperite cu ADN încărcat negativ în cloroplaste. Aceste nanotuburi au jucat rolul de antene receptoare de lumină. Se știe că unul dintre motivele pentru eficiența scăzută a fotosintezei este acela că pigmenții fotosintetici nu pot prinde niște valuri de lumină - de exemplu, ultraviolete, verzi sau valuri aproape de infraroșu.
Nanotuburile de carbon au devenit un fel de "fotoproteză" care a ajutat la captarea lungimilor de undă inaccesibile pentru cloroplastele convenționale. Și dacă măsurați eficiența fotosintezei prin fluxul de electroni indus de lumină prin membranele interne ale cloroplastelor, atunci după introducerea nanotuburilor, această eficiență a crescut semnificativ - cu până la 49%. Și cu nanoparticulele de ceriu, cloroplastele au rămas active pentru câteva ore suplimentare, în ciuda fluxului crescut de electroni.
De fapt, scopul principal al acestei lucrări nu este atât de mare încât plantele pot crește eficiența fotosintezei, ci mai degrabă chiar posibilitatea apariției plantelor biosintetice cu funcții date. Nanoparticulele ne ajută să creăm ceva asemănător unui biomarker. Ei bine, ceea ce va face acest biomarker, va absorbi în mod activ dioxidul de carbon sau ne va spune despre apariția unor substanțe nocive în atmosferă - depinde de dorințele clientului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: