Fotosintesis, proses di mana beberapa organisme mengubah sinar matahari menjadi energi kimia, sudah dikenal luas. Tapi, ini adalah fenomena kompleks, yang melibatkan segudang protein. molekul Chl f, jenis klorofil baru, diketahui berperan dalam fotosintesis, tetapi karena penemuannya baru-baru ini, lokasi dan fungsinya tidak dipahami. Para ilmuwan dari Jepang kini telah menganalisis secara rinci kompleks protein yang terlibat dalam fotosintesis dan menemukan beberapa aspek baru tentang Chl . f.
Semua organisme hidup membutuhkan energi untuk kelangsungan hidupnya, dan energi ini secara tidak langsung berasal dari matahari. Beberapa organisme, seperti tumbuhan, cyanobacteria, dan alga, mampu secara langsung mengubah energi cahaya ini menjadi energi kimia melalui proses yang disebut “fotosintesis”. Organisme fotosintesis ini mengandung struktur khusus untuk memediasi fotosintesis, yang disebut "fotosistem". Ada dua fotosistem yang melakukan reaksi konversi energi cahaya, yang masing-masing terdiri dari sejumlah protein dan pigmen. Di antara pigmen fotosintesis, klorofil adalah yang paling penting, yang tidak hanya menangkap energi cahaya dari matahari tetapi juga berpartisipasi dalam "rantai transfer elektron", jalur molekul di mana foton (dari sinar matahari) diubah menjadi elektron (yang digunakan sebagai sumber energi). Ada berbagai jenis molekul klorofil, masing-masing memiliki fungsi tertentu mulai dari menyerap cahaya dan mengubahnya menjadi energi. Selain itu, setiap molekul klorofil menyerap cahaya di daerah yang berbeda. Baru-baru ini, jenis klorofil baru yang disebut Chl f ditemukan, tetapi detail seperti di mana tepatnya ia berada dan bagaimana fungsinya tetap menjadi misteri sampai sekarang.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Alam Komunikasi, tim peneliti yang dipimpin oleh Prof. Tatsuya Tomo di Universitas Sains Tokyo, Jepang, dan termasuk peneliti yang berkolaborasi dari Universitas Okayama, Universitas Tsukuba, Universitas Kobe, dan RIKEN, mengungkapkan detail baru tentang lokasi dan fungsi Chl f. Mereka ingin mendapatkan wawasan tentang proses fotosintesis yang kompleks, karena pemahaman mendalam tentang proses ini dapat memiliki berbagai aplikasi di masa depan, seperti pengembangan sel surya. Berbicara tentang penelitian ini, Prof. Tomo mengatakan, “Alur awal fotosintesis dimulai ketika pigmen fotosintesis yang terikat pada kompleks fotokimia ini menyerap cahaya. Kami menganalisis struktur kompleks fotokimia yang baru ditemukan, fotosistem I dengan Chl f yang memiliki serapan maksimum pada sisi energi cahaya yang lebih rendah (cahaya merah jauh). Selain itu, kami menganalisis fungsi Chl f. "
Apa yang diketahui para ilmuwan sejauh ini adalah bahwa Chl f adalah "pergeseran merah jauh", yang berarti bahwa molekul ini menyerap cahaya merah jauh dari ujung bawah spektrum cahaya. Prof. Tomo dan timnya ingin menggali lebih dalam, dan untuk itu, mereka mempelajari alga tempat Chl f pertama kali ditemukan. Dengan menggunakan teknik seperti mikroskop cryo-elektron, mereka menganalisis struktur resolusi tinggi dari fotosistem dalam alga ini secara rinci dan menemukan bahwa Chl f terletak di pinggiran fotosistem I (salah satu dari dua jenis fotosistem) tetapi tidak ada in rantai transfer elektron. Mereka juga menemukan bahwa cahaya merah jauh menyebabkan perubahan struktural pada fotosistem, yang disertai dengan sintesis Chl . f dalam ganggang, membuat mereka menyimpulkan bahwa Chl f menyebabkan perubahan struktural pada fotosistem I. Ini menarik, karena temuan ini adalah yang pertama menjelaskan bagaimana tepatnya Chl f bekerja. Prof Tomo mengatakan, “Temuan kami mengungkapkan bahwa penampilan Chl f berkorelasi baik dengan ekspresi gen fotosistem I yang diinduksi di bawah lampu merah jauh. Hal ini menunjukkan bahwa Chl f berfungsi untuk memanen lampu merah jauh dan meningkatkan transfer energi ke atas bukit. Kami juga menemukan bahwa urutan asam amino fotosistem I diubah untuk mengakomodasi struktur Chl f. "
Memahami seluk-beluk fotosintesis memiliki beberapa aplikasi penting. Misalnya, meniru proses fotosintesis dalam sistem buatan adalah metode yang elegan untuk menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Prof Tomo menjelaskan, “Sekitar setengah dari energi matahari yang jatuh di bumi adalah cahaya tampak, dan setengahnya lagi adalah cahaya inframerah. Penelitian kami mengajukan mekanisme yang dapat menggunakan cahaya pada spektrum energi yang lebih rendah, yang belum pernah terlihat sebelumnya. Temuan kami menunjukkan bagaimana meningkatkan efisiensi transfer energi dalam fotosintesis dan, dengan perluasan, juga memberikan wawasan penting tentang fotosintesis buatan.”
Divisi Komunikasi Departemen Urusan Umum Universitas Kobe
Tentang Universitas Sains Tokyo
Tokyo University of Science (TUS) adalah universitas terkenal dan dihormati, dan universitas riset swasta khusus sains terbesar di Jepang, dengan empat kampus di pusat Tokyo dan pinggiran kota dan di Hokkaido. Didirikan pada tahun 1881, universitas ini terus memberikan kontribusi bagi perkembangan sains Jepang dengan menanamkan kecintaan pada sains pada peneliti, teknisi, dan pendidik.
Dengan misi “Menciptakan iptek untuk harmonisasi perkembangan alam, manusia, dan masyarakat”, TUS telah melakukan berbagai penelitian mulai dari ilmu dasar hingga ilmu terapan. TUS telah menerapkan pendekatan multidisiplin untuk penelitian dan melakukan studi intensif di beberapa bidang paling vital saat ini. TUS adalah meritokrasi di mana yang terbaik dalam sains diakui dan dipelihara. Ini adalah satu-satunya universitas swasta di Jepang yang telah menghasilkan pemenang Hadiah Nobel dan satu-satunya universitas swasta di Asia yang menghasilkan pemenang Hadiah Nobel dalam bidang ilmu pengetahuan alam.
Website: https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/
