Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Barwniki fotosyntetyczne odsłaniają swoje tajemnice

Barwniki fotosyntetyczne odsłaniają swoje tajemnice

Organizmy fotosyntetyczne dostarczają biochemicznej „siły napędowej”, koniecznej do przebiegu praktycznie wszystkich procesów życiowych na Ziemi. Jednak funkcjonowanie barwników w reakcjach fotosyntetycznych nadal skrywa wiele zagadek. Niektóre z nich udało się wyjaśnić dzięki badaniom przeprowadzonym pod kierownictwem prof. Leszka Fiedora i opisanych w cyklu artykułów, opublikowanych niedawno w kilku prestiżowych czasopismach.

Organizmy fotosyntetyczne dostarczają biochemicznej „siły napędowej”, koniecznej do przebiegu praktycznie wszystkich procesów życiowych na Ziemi. Z uwagi na tą fundamentalną zależność życia na Ziemi od procesów fotosyntetycznych, mechanizmy prowadzące do biologicznej konwesji energii słonecznej w (bio)chemiczną oraz właściwości barwników fotosyntetycznych, chlorofili i karotenoidów, już od ponad 100 lat fascynują badaczy i należą do najintesywniej badanych zagadnień. Wciąż jednak funkcjonowanie tych barwników w reakcjach fotosyntetycznych skrywa wiele zagadek. 

Niektóre z nich udało się wyjaśnić dzięki wynikom badań przeprowadzonych pod kierownictwem prof. dr. hab. Leszka Fiedora z Zakładu Fizjologii i Biochemii Roślin i opisanych w cyklu publikacji, które niedawno ukazały się w kilku prestiżowych czasopismach: 

  • Fiedor L, Pilch M. Side methyl groups control the conformation and contribute to symmetry breaking of isoprenoid chromophores. Angew. Chem. Int. Ed2018; 57:6501-6506. doi: 10.1002/anie.201802094, IF = 11,99
  • Kotkowiak M, Dudkowiak A, Fiedor L. Intrinsic photoprotective mechanisms in chlorophylls. Angew. Chem. Int. Ed. 2017;56:10457-10461. doi: 10.1002/anie.201705357, IF = 11,99
  • Fiedor L, Heriyanto, Fiedor J, Pilch M. Effects of molecular symmetry on the electronic transitions in carotenoids. J. Phys. Chem. Lett2016;7:1821-1829. doi: 10.1021/acs.jpclett.6b00637, IF = 9,35
  • Orzeł Ł, Waś J, Kania A, Susz A, Rutkowska-Zbik D, Staroń J, Witko M, Stochel G, Fiedor L. Factors controlling the reactivity of divalent metal ions towards pheophytin a. J. Biol. Inorg. Chem. 2017;22:941-952. doi: 10.1007/s00775-017-1472-1, IF = 2,89.

 

 

 

 

 

 

 

 

I tak badania dotyczące właściwości singletowych i trypletowych stanów wzbudzonych chlorofili oraz oddziaływań barwników z jonami metali ujawniły istnienie wewnętrznych mechanizmów fotoprotekcyjnych w tych cząsteczkach, wynikających z obecności centralnego jonu magnezu. Jak postulują autorzy pracy, to prawdopodobnie przyczyniło się do wyboru kompleksów magnezu jako uniwersalnych fotoaktywnych kofaktorów w toku ewolucji organizmów fotosyntetycznych na Ziemi.

 

 

 

 

 

 

 

 

Z kolei analiza spektroskopowa oraz obliczenia kwantowomechaniczne dotyczące konformacji cząsteczek karotenoidów pokazały, że – wbrew temu co do tej pory sądzono – symetria molekularna nie ma żadnego wpływu na oddziaływanie tych barwników ze światłem. Badania te pozwoliły też na odkrycie silnego wpływu bocznych grup metylowych na geometrię cząsteczek karotenoidów i innych barwników izoprenoidowych, w tym retinalu. Efektem tych wewnątrzcząsteczkowych oddziaływań jest przyjęcie przez natywne cząsteczki konformacji sigmoidalnej a zarazem helikalnej. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Doświadczenia, prowadzone we współpracy z Wydziałem Chemii UJ oraz Politechniką Poznańską, wykazały, że w utrwalonych ewolucyjnie cechach strukturalnych karotenoidów zaprogramowane są mechanizmy warunkujące ich wydajne funkcjonowanie w procesie fotosyntezy.

 

 

Widok zawartości stron Widok zawartości stron