Commencer petit pour répondre aux grandes questions sur la photosynthèse – Technoguide

De nouvelles techniques scientifiques révèlent le rôle complexe que jouent les protéines dans la photosynthèse.

Bien qu’elle ait été découverte il y a près de 300 ans, la photosynthèse soulève encore de nombreuses questions scientifiques sans réponse, en particulier la façon dont les protéines s’organisent pour convertir la lumière du soleil en énergie chimique et en même temps, protéger les plantes de trop de lumière du soleil.

Aujourd’hui, une collaboration entre des chercheurs de l’Université de Leeds et de l’Université de Kobe au Japon développe une nouvelle approche de l’étude de la photosynthèse.

Utilisant des membranes hybrides qui imitent les membranes végétales naturelles et des microscopes avancés, ils ouvrent la photosynthèse à une enquête à l’échelle nanométrique – l’étude de la vie à moins d’un milliardième de mètre – pour révéler le comportement de molécules de protéines individuelles.

Le Dr Peter Adams, professeur agrégé à l’École de physique et d’astronomie de l’Université de Leeds, qui a supervisé la recherche, a déclaré: «Pendant de nombreuses décennies, les scientifiques ont développé une compréhension de la photosynthèse en termes de biologie des plantes entières. le traiter au niveau moléculaire et la manière dont les protéines interagissent.

“Une meilleure compréhension de la photosynthèse profitera à l’humanité. Elle aidera les scientifiques à identifier de nouvelles façons de protéger et d’augmenter les rendements des cultures, ainsi qu’à inspirer les technologues à développer de nouveaux matériaux et composants solaires.”

Les résultats sont publiés dans la revue académique Small.

La photosynthèse se produit lorsque des photons ou des paquets d’énergie lumineuse provoquent l’excitation des pigments à l’intérieur des protéines collectant la lumière. La manière dont ces protéines s’organisent détermine la manière dont l’énergie est transférée à d’autres molécules.

C’est un système complexe qui se joue sur de nombreux pigments, protéines et couches de membranes collectant la lumière dans la plante. Ensemble, il régule l’absorption d’énergie, le transfert et la conversion de cette énergie en d’autres formes utiles.

Pour comprendre ce processus complexe, les scientifiques ont utilisé une technique appelée microscopie à force atomique, qui est un dispositif capable de révéler des composants d’une membrane de quelques nanomètres.

La difficulté est que les membranes végétales naturelles sont très fragiles et peuvent être endommagées par la microscopie à force atomique.

Mais l’année dernière, les chercheurs de l’Université de Kobe ont annoncé qu’ils avaient développé une membrane hybride composée de matière végétale naturelle et de lipides synthétiques qui agirait comme un substitut à une membrane végétale naturelle – et surtout, est plus stable lorsqu’elle est placée dans un atomique. microscope à force.

L’équipe de l’Université de Leeds a utilisé la membrane hybride et l’a soumise à une microscopie à force atomique et à une autre technique de visualisation avancée appelée microscopie d’imagerie par fluorescence à vie, ou FLIM.

La chercheuse au doctorat Sophie Meredith, également de l’École de physique de l’Université de Leeds, est l’auteur principal de l’article. Elle a déclaré: «La combinaison du FLIM et de la microscopie à force atomique nous a permis d’observer les éléments de la photosynthèse. Elle nous a donné un aperçu des comportements dynamiques et des interactions qui ont lieu.

«Ce qui est important, c’est que nous pouvons contrôler certains des paramètres de la membrane hybride, afin que nous puissions isoler et contrôler les facteurs, et cela facilite les recherches expérimentales.

“Essentiellement, nous avons maintenant un” banc d’essai “et une suite d’outils d’imagerie avancés qui révéleront le fonctionnement sous-moléculaire de la photosynthèse.”

La recherche a été soutenue par la Royal Society, le Conseil de recherche en biotechnologie et en sciences biologiques, le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques, le Conseil de la recherche médicale et la Société japonaise pour la promotion de la science.

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