10.12.2019 - Jacobs University Bremen gGmbH

El modelo Atom de 136 millones

Científicos simulan la fotosíntesis

La conversión de la luz solar en energía química es esencial para la vida. En una de las mayores simulaciones de un biosistema en todo el mundo, los científicos han imitado su complejo proceso para un componente de una bacteria - en la computadora, átomo por átomo. El trabajo, que ya ha sido publicado en la revista "Cell", es un paso importante hacia una mejor comprensión de la fotosíntesis en algunas estructuras biológicas. Encabezado por la Universidad de Illinois, un equipo de la Universidad de Jacobs de Bremen también participó en la cooperación internacional en materia de investigación.

El proyecto fue iniciado por el difunto profesor de física germano-estadounidense Klaus Schulten de la Universidad de Illinois, que investigó la comprensión y representación de las interacciones atómicas de los sistemas vivos. Su grupo de investigación modeló el cromatóforo, una parte de una célula que absorbe la luz y que libera energía química en forma de una molécula llamada ATP. Estos cromatóforos se encuentran en las células de las plantas, así como en algunas bacterias.

"Actúan como una célula solar de la célula. Con sus complejos de antenas, absorben la luz y liberan energía en forma de ATP para todas las demás actividades celulares", dice Ulrich Kleinekathöfer. El profesor de física teórica de la Universidad de Jacobs trabajó en el proyecto junto con su estudiante de doctorado Ilaria Mallus. Basándose en los datos de sus colegas americanos, realizaron cálculos mecánicos cuánticos para el modelo.

Para averiguar cómo funciona este sistema, el grupo de investigación internacional diseccionó el cromatóforo con todas las herramientas disponibles para la ciencia, desde experimentos de laboratorio, pasando por la microscopía de fuerza atómica, hasta innovaciones de software. Todas las partes fueron reensambladas en el modelo de 136 millones de átomos, que se comporta como su contraparte en la naturaleza. Esto sólo fue posible con la ayuda de supercomputadoras enormemente potentes. "Las simulaciones estándar funcionan con unos 100.000 átomos, este modelo es 1.000 veces más grande, es un avance hacia nuevas dimensiones", dice Kleinekathöfer.

Hasta ahora, los investigadores sólo han sido capaces de simular proteínas individuales. El modelo muestra la interacción de muchas proteínas a lo largo de toda la cadena de proceso, desde la absorción de la luz hasta la producción de ATP. "En algún momento podremos simular toda una bacteria o célula", cree Kleinekathöfer. "Este es un paso importante hacia esta meta."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Jacobs University Bremen gGmbH

Recommiende artículo PDF / Imprimir artículo

Compartir

Hechos, antecedentes, expedientes
  • fotosíntesis
Más sobre Jacobs University
  • Noticias

    Por qué las salamanquesas se pegan a las paredes

    Permite que las salamanquesas se adhieran a paredes y techos, participa en la formación de membranas en las células, así como en el acoplamiento de los medicamentos a las enzimas del cuerpo humano. La dispersión, es decir, la "interacción débil", es omnipresente en la química. Un equipo de ... más

Más sobre UIUC
  • Noticias

    Los ángulos de giro mágicos de las hojas de grafeno identificados

    El grafeno es 200 veces más fuerte que el acero y puede ser hasta 6 veces más ligero. Estas características por sí solas lo convierten en un material popular en la fabricación. Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign recientemente descubrieron más propiedades de las ... más

    Enzimas biológicas como fuente de combustible de hidrógeno

    Investigaciones de la Universidad de Illinois y la Universidad de California, Davis ha acercado a los químicos un paso más a la recreación de la maquinaria más eficiente de la naturaleza para la generación de gas hidrógeno. Este nuevo desarrollo puede ayudar a despejar el camino para que la ... más

    Grafeno: Cuanto más lo doblas, más suave se vuelve

    Una nueva investigación realizada por ingenieros de la Universidad de Illinois combina la experimentación a escala atómica con el modelado por computadora para determinar cuánta energía se necesita para doblar el grafeno de varias capas - una pregunta que ha eludido a los científicos desde ... más