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Les chimistes découvrent pourquoi la récolte de lumière est si efficace pour la photosynthèse

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Les chimistes découvrent pourquoi la récolte de lumière est si efficace pour la photosynthèse

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Cellules végétales à chloroplastes visibles (provenant de la mousse, Plagiomnium affine) Crédit : Wikipedia

Lorsque les cellules photosynthétiques absorbent la lumière du soleil, des paquets d’énergie appelés photons sautent entre une série de protéines collectrices de lumière jusqu’à ce qu’ils atteignent le centre de la réaction photosynthétique. Là, les cellules convertissent l’énergie en électrons, qui finissent par alimenter les molécules de sucre.

Ce transfert d’énergie à travers le complexe de collecte de lumière se produit avec une efficacité extrêmement élevée : presque chaque photon de lumière absorbé génère un électron, un phénomène connu sous le nom d’efficacité quantique proche de l’unité.

Une nouvelle étude menée par des chimistes du MIT propose une explication possible de la manière dont les protéines du complexe de collecte de lumière, également appelée antenne, atteignent une efficacité aussi élevée. Pour la première fois, les chercheurs ont pu mesurer le transfert d’énergie entre les protéines collectrices de lumière, leur permettant de découvrir que l’arrangement désordonné de ces protéines améliore l’efficacité du transfert d’énergie.

« Pour que cette antenne fonctionne, vous devez transmettre de l’énergie sur de longues distances. Notre principale découverte est que la régulation perturbée des protéines récoltant la lumière améliore l’efficacité de la transmission d’énergie sur de longues distances », explique Gabriella Schlau-Cohen, professeure agrégée de chimie. au MIT et auteur principal de la nouvelle étude.

Les boursiers postdoctoraux du MIT Dehau Wang et Dvir Harris et l’ancienne étudiante diplômée du MIT Olivia Febig Ph.D. Ils sont les principaux auteurs de l’article publié dans Actes de l’Académie nationale des sciences. Jianshu Cao, professeur de chimie au MIT, est également l’auteur de l’article.

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Captage d’énergie

Dans cette étude, l’équipe du MIT s’est concentrée sur les bactéries violettes, qui se trouvent souvent dans des environnements aqueux pauvres en oxygène et couramment utilisées comme modèle pour les études de récolte de lumière photosynthétique.

Au sein de ces cellules, les photons capturés voyagent à travers des complexes collecteurs de lumière constitués de protéines absorbant la lumière et de pigments tels que la chlorophylle. En utilisant la spectroscopie ultrarapide, une technique qui utilise des impulsions laser extrêmement courtes pour étudier les événements qui se produisent sur des échelles de temps allant de la femtoseconde à la nanoseconde, les scientifiques ont pu étudier comment l’énergie se déplace dans l’une de ces protéines. Cependant, l’étude de la transmission de l’énergie entre ces protéines s’est avérée plus difficile car elle nécessite le positionnement de plusieurs protéines de manière contrôlée.

Pour créer une configuration expérimentale où ils pourraient mesurer comment l’énergie est transférée entre deux protéines, l’équipe du MIT a conçu des membranes nanosynthétiques avec une composition similaire à celle des membranes cellulaires naturelles. En contrôlant la taille de ces membranes, appelées nanodisques, ils ont pu contrôler la distance entre deux protéines intégrées dans les disques.

Dans cette étude, les chercheurs ont combiné deux copies de la protéine primaire collectrice de lumière trouvée dans les bactéries violettes, connue sous le nom de LH2 et LH3, dans des nanodisques. LH2 est la protéine présente dans des conditions de lumière normales et LH3 est une variante qui n’est normalement exprimée que dans des conditions de faible luminosité.

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En utilisant la microscopie électronique cryogénique à l’installation MIT.nano, les chercheurs ont pu imager les protéines intégrées dans la membrane et montrer qu’elles étaient positionnées à des distances similaires à celles observées dans la membrane d’origine. Ils ont également pu mesurer les distances entre les protéines collectrices de lumière, qui étaient sur une échelle de 2,5 à 3 nanomètres.

Troubler c’est mieux

Parce que LH2 et LH3 absorbent des longueurs d’onde légèrement différentes de la lumière, il est possible d’utiliser la spectroscopie ultrarapide pour surveiller le transfert d’énergie entre eux. Pour les protéines qui sont si proches les unes des autres, les chercheurs ont découvert qu’il faut environ 6 picosecondes pour qu’un photon d’énergie se déplace entre elles. Pour les protéines distantes, le transport prend jusqu’à 15 picosecondes.

Un voyage plus rapide se traduit par un transfert d’énergie plus efficace, car plus le vol est long, plus la perte d’énergie pendant la transmission est importante.

« Lorsqu’un photon est absorbé, il ne reste que peu de temps avant que l’énergie ne soit perdue par des processus indésirables comme la désintégration non radiative, donc plus il est converti rapidement, plus il est efficace », explique Shlau Cohen.

Les chercheurs ont également découvert que les protéines disposées dans une structure en treillis présentaient un transfert d’énergie moins efficace que les protéines disposées dans des structures organisées de manière aléatoire, comme c’est généralement le cas dans les cellules vivantes.

« La régulation organisée est en fait moins efficace que la régulation désordonnée de la biologie, ce que nous pensons être vraiment intéressant parce que la biologie a tendance à être désordonnée. Cette découverte nous indique que ce n’est peut-être pas seulement un inconvénient inévitable de la biologie, mais que les organismes ont évolué pour adopter ça », dit Schlau Cohen. .

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Maintenant qu’ils ont démontré la capacité de mesurer le transfert d’énergie entre les protéines, les chercheurs prévoient d’explorer le transfert d’énergie entre d’autres protéines, comme le transfert entre les protéines d’antenne et les protéines du centre de réaction. Ils prévoient également d’étudier le transfert d’énergie entre les protéines des antennes trouvées dans des organismes autres que les bactéries violettes, comme les plantes vertes.

Plus d’information:
Wang, Dihao et al, Élucider la dynamique du transfert d’énergie entre les protéines au sein du réseau d’antennes des bactéries violettes, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2220477120. doi.org/10.1073/pnas.2220477120

Informations sur la revue :
Actes de l’Académie nationale des sciences


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Des satellites surveillent des groupes d' »araignées » répartis dans une ville inca sur Mars

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Des satellites surveillent des groupes d' »araignées » répartis dans une ville inca sur Mars

Des caractéristiques saisonnières ressemblant à des araignées ont été repérées poussant à travers les fissures de la surface de Mars. Azerbaïdjanactualités Citation de rapports Site Space.com.

Le vaisseau spatial Mars Express de l'Agence spatiale européenne a capturé de nouvelles images de petites structures sombres ressemblant à des araignées se précipitant dans une région de Mars connue sous le nom de Cité Inca, près du pôle sud de la planète rouge.

Ce phénomène apparaît lorsque la lumière du soleil printanière réchauffe les couches de dioxyde de carbone déposées pendant le sombre hiver martien. À son tour, la glace de dioxyde de carbone dans la couche inférieure se transforme en gaz, qui s'accumule et finit par briser la glace sus-jacente qui mesure jusqu'à 1 mètre d'épaisseur, selon un communiqué de l'Agence spatiale européenne.

Le gaz qui s'échappe transporte la poussière sombre du sol vers le haut, forçant finalement la poussière à sortir des couches supérieures de glace comme l'eau d'un geyser avant de se déposer à la surface. Cela crée des formations d'araignées fracturées de 0,03 à 0,6 miles (45 mètres à 1 kilomètre) de largeur.

La cité inca de Mars, officiellement connue sous le nom de Labyrinthe d'Angostos, présente une grille linéaire presque géométrique de collines comme les monuments incas sur Terre. Il fait partie d'une formation circulaire d'environ 86 km de large, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un cratère d'impact strié formé par de la lave s'élevant à travers la croûte fracturée de Mars et s'érodant au fil du temps.

« Nous ne savons toujours pas exactement comment la ville inca s'est formée », ont déclaré les responsables de l'ESA dans le communiqué. « Les dunes auraient pu se transformer en pierre au fil du temps. Peut-être que des matériaux tels que du magma ou du sable se sont infiltrés à travers des feuilles brisées de roche martienne. Ou encore les crêtes pourraient être des structures dentelées associées aux glaciers. »

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Les dernières images de la cité inca ont été capturées par la caméra stéréo haute résolution (HRSC) de Mars Express le 27 février 2024, pendant la saison d'automne martienne. L'instrument Cassis (Color and Surface Imaging System) à bord de l'ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA a documenté les mêmes caractéristiques en forme d'araignée près du pôle sud de Mars le 4 octobre 2020. Le prochain équinoxe de printemps martien aura lieu le 12 novembre 2024.

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Qui sera le premier à piloter le vaisseau spatial Boeing Starliner le mois prochain ?

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Qui sera le premier à piloter le vaisseau spatial Boeing Starliner le mois prochain ?
Les astronautes de la NASA seront les premiers à se lancer dans l'espace à bord de la capsule Starliner de Boeing le 6 mai.

Boeing devrait lancer sa capsule Starliner dans l'espace le mois prochain, et elle sera pilotée par deux astronautes qualifiés de la National Aeronautics and Space Administration (NASA). NBC mentionné.

Les astronautes de la NASA Barry « Butch » Wilmore et Sunita Williams seront les premiers dans l'espace à bord du premier vol d'essai en équipage de Boeing vers la Station spatiale internationale (ISS) le 6 mai.

Ils sont arrivés jeudi au Kennedy Space Center de l'agence en Floride et y resteront jusqu'au lancement.

« C'est là que le caoutchouc rencontre la route, là où nous quittons cette planète, et c'est plutôt cool », a déclaré Williams lors d'une conférence de presse après son arrivée.

Des astronautes vétérans et d’anciens pilotes d’essai de l’US Navy ont été sélectionnés par la NASA en 2022.

Wilmore, originaire du Tennessee et commandant de mission, a effectué deux vols spatiaux précédents, passant 178 jours dans l'espace.

Il a piloté la navette spatiale Atlantis jusqu'à la station spatiale en 2009 et s'est lancé en orbite à bord d'un vaisseau spatial russe Soyouz en 2014 en tant que membre de l'équipage de l'Expédition 41.

Williams, originaire du Massachusetts, est le pilote de mission qui a déjà effectué deux séjours à bord de la Station spatiale internationale, totalisant 322 jours dans l'espace.

Elle s’est d’abord envolée vers la Station spatiale internationale à bord de la navette spatiale Discovery et y est restée environ six mois.

En 2012, Williams est retourné dans l’espace à bord d’un vaisseau spatial Soyouz de fabrication russe, où il est resté environ quatre mois.

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Les astronautes vont désormais passer la semaine prochaine à travailler sur des exercices de préparation et d'entraînement de dernière minute, selon la NASA.

Si l’équipage parvient à la Station spatiale internationale, il y passera environ une semaine avant de retourner sur Terre.

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Le brouillard rencontre les montagnes des Salomon

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Le brouillard rencontre les montagnes des Salomon

Prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale oblique – oblique Une photo des monts Salomon, au centre du Pakistan. Cette amplitude est due à la lente collision des plaques tectoniques indienne et eurasienne qui a commencé il y a environ 60 millions d'années. Les sommets s'élèvent à plus de 3 000 mètres (10 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer dans la partie nord de la chaîne de montagnes, comme le montre cette image.

Les monts Salomon forment une barrière naturelle entre les plateaux à l'ouest et la vallée de l'Indus à l'est. Les vents soufflant de l'océan Indien et de la plaine inondable de l'Indus transportent l'humidité et les particules vers l'intérieur des terres, provoquant des inondations. Un mélange de brume, de brume et de nuages Se former du côté sous le vent de la chaîne de montagnes.

Les nuages ​​et le brouillard ne peuvent pas traverser les terrains montagneux de haute altitude. Flux forcé du terrain Au lieu de cela, des conduits d'air autour de la cuisinière. Cependant, un petit courant de vapeur peut être vu passer à travers des brèches dans la barrière près de la ville de Dana Sar, où il traverse une vallée de montagne.

Une caractéristique unique de la photographie des astronautes de la Terre est la capacité des membres de l'équipage à mettre en valeur les caractéristiques du paysage en prenant des photos de Attentes – Opinions Autre que le rectum (anadir). Cette photo profite de la vue oblique pour mettre en valeur la robustesse des monts Salomon en mettant en valeur les ombres créées par le terrain.

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Photo d'un astronaute ISS070-E-42565 Acquis le 17 décembre 2023 avec un appareil photo numérique Nikon D5 utilisant une focale de 460 mm. Il est fourni par l’installation d’observation de la Terre de l’équipage de la Station spatiale internationale et l’unité des sciences de la Terre et de télédétection du Johnson Space Center. La photo a été prise par l'un des membres Equipage d'expédition 70. L'image a été recadrée et améliorée pour améliorer le contraste, et les éléments de lentille ont été supprimés. le Programme de la Station spatiale internationale Accompagne le laboratoire dans le cadre de Laboratoire national de l'ISS Aider les astronautes à prendre des images de la Terre qui seront d'une grande valeur pour les scientifiques et le public, et rendre ces images librement accessibles sur Internet. Des photos supplémentaires prises par les astronautes et les astronautes peuvent être consultées sur NASA/JSC Portail pour les photographies de la Terre par les astronautes. Commentaire de Kadan Cummings, Jacobs, contrat JETS II à la NASA-JSC.

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