Các nhà khoa học đã phát hiện ra một công tắc sinh học trong tảo xanh lam phản ứng với ánh sáng và thay đổi cách các electron được vận chuyển trong các tế bào.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một công tắc sinh học trong tảo xanh lam phản ứng với ánh sáng và thay đổi cách các electron được vận chuyển trong các tế bào. Những phát hiện mới có thể giúp tảo kỹ thuật cải thiện sản xuất nhiên liệu sinh học. Kết quả nghiên cứu được công bố vào ngày 10 tháng 7 năm 2012 tại Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Tảo xanh lam, còn được gọi là vi khuẩn lam, nổi tiếng với sự phát triển bùng nổ của chúng khi được kết hợp đúng ánh sáng, chất dinh dưỡng và nước ấm. Do một phần tốc độ tăng trưởng cao, khả năng sử dụng nước thải làm nguồn dinh dưỡng và khả năng phát triển của chúng mà không phải cạnh tranh với đất trồng trọt được sử dụng để trồng thức ăn, vi khuẩn lam và các loại tảo khác đã trở thành mục tiêu chính để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Thiếu ánh sáng thường là một hạn chế lớn trong các hệ thống sản xuất nhiên liệu sinh học tảo vì tảo cần ánh sáng để quang hợp. Nỗ lực tăng lượng ánh sáng cung cấp cho tảo trong lò phản ứng sinh học thường liên quan đến việc sử dụng các hệ thống trộn đòi hỏi năng lượng hoặc các buồng tăng trưởng nhỏ hơn và đắt tiền hơn.
Ngoài ra, các nhà khoa học có thể cố gắng cải thiện cách tảo phát triển trong điều kiện ánh sáng yếu. Nhưng trước tiên, họ cần hiểu đầy đủ hơn về cách các phân tử sinh học trong tế bào phản ứng với ánh sáng.
Vi khuẩn lam hiển thị thẻ huỳnh quang màu xanh lá cây. Hình ảnh tín dụng: Queen Mary, Đại học London.
Để kiểm tra các tế bào vi khuẩn lam phản ứng với ánh sáng như thế nào, các nhà khoa học đã gắn thẻ protein huỳnh quang màu xanh lá cây vào hai phức hợp hô hấp quan trọng trong loài. Synechococcus elongatus. Sau đó, họ tiếp xúc với các tế bào vi khuẩn lam với điều kiện ánh sáng yếu hoặc ánh sáng vừa phải trong phòng thí nghiệm và theo dõi những thay đổi trong các tế bào bằng cách xem các tế bào dưới kính hiển vi.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng ánh sáng mạnh hơn khiến các phức hợp hô hấp phân phối lại khắp các tế bào từ các mảng rời rạc thành các vị trí phân bố đều hơn. Sự phân phối lại các phức hợp hô hấp dường như được kích hoạt bởi những thay đổi trạng thái oxy hóa khử của chất mang điện tử gần với plastiquinone, và dẫn đến sự gia tăng lớn về khả năng các electron sẽ được chuyển sang hệ thống quang hợp I, một thành phần không thể thiếu của phức hợp quang hợp được thể hiện trong sơ đồ dưới đây.
Nghiên cứu được thực hiện bởi bảy nhà khoa học từ Queen Mary, Đại học London, Đại học Hoàng gia Luân Đôn và Đại học Cao đẳng Luân Đôn.
Dòng điện tử (vòng tròn màu xanh nhạt) bên trong một tế bào trong quá trình quang hợp. Tín dụng hình ảnh: Wikimedia Commons.
Conrad Mullineaux, giáo sư vi sinh tại Queen Mary, Đại học London và là đồng tác giả của bài báo mới, đã bình luận về những phát hiện này trong một thông cáo báo chí. Anh nói:
Bất kỳ sinh vật nào thở hoặc quang hợp phụ thuộc vào các mạch điện nhỏ hoạt động trong màng sinh học. Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu điều gì điều khiển các mạch này: điều gì làm cho các electron đi theo lộ trình mà chúng thực hiện và những công tắc nào có sẵn cho các điện tử đến các điểm đến khác?
Ông đã bình luận về những phát hiện mới hơn nữa trong một cuộc phỏng vấn với Ecoimagination:
Nó giống như một công tắc điện quen thuộc. Bạn nhấn vào nó để thay đổi vị trí của dây, và do đó thay đổi những gì các điện tử làm. Ở trạng thái này, chúng tôi chỉ cố gắng hiểu những gì xảy ra trong phòng giam. Nhưng tiềm năng là ở đó để khai thác kiến thức cho sản xuất nhiên liệu sinh học.
Điểm mấu chốt: Các nhà khoa học đã phát hiện ra một công tắc sinh học trong vi khuẩn lam phản ứng với ánh sáng và thay đổi cách các electron được vận chuyển trong các tế bào. Những phát hiện mới có thể giúp cải tiến tảo xanh lam để cải thiện sản xuất nhiên liệu sinh học. Kết quả nghiên cứu được công bố vào ngày 10 tháng 7 năm 2012 tại Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Một bước đột phá trong sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển
Nhà thờ George: Vi khuẩn được thiết kế tiết ra nhiên liệu diesel bằng ánh sáng mặt trời và CO2
Daniel Kammen: Năng lượng từ tảo là một ký tự đại diện