VU maakt moleculen die leven mogelijk maken zichtbaar in spinazie

Wetenschappers van de Vrije Universiteit Amsterdam zijn er in geslaagd de moleculen zichtbaar te maken die in planten zonlicht omzetten in bruikbare energie. Deze moleculen kunnen water splitsen in zuurstof en protonen; een proces dat aan de basis staat van alles wat leeft. De resultaten bieden nieuwe ideeën voor de ontwikkeling van efficiënte bio-zonnecellen en verhoging van de landbouwproductiviteit. De bevindingen zijn deze week verschenen in het wetenschappelijk tijdschrift The Journal of Biological Chemistry.

Gaten tussen groepjes moleculen zorgen voor energieverlies Het proces waarbij planten zonlicht in energie omzetten heet fotosynthese en vindt plaats in de bladgroenkorrels van bladcellen. Tijdens natuurlijke fotosynthese gaat veel energie verloren, vooral als de omstandigheden voor de plant relatief ongunstig zijn. "Wij hebben gekeken naar hoe de moleculen aan de binnenkant van bladgroenkorrels in spinazie zich gedragen bij een lage temperatuur", zegt onderzoeker Raoul Frese. "De moleculen gaan dan in groepjes heel dicht bij elkaar zitten, waardoor de energie verdeeld wordt en niet direct wordt gebruikt om water te splitsen. Wij denken dat op die manier veel energie verloren gaat. Door dit proces zichtbaar te maken proberen we erachter te komen hoe we dit kunnen tegengaan."

Aanknopingspunten voor efficiënte bio-zonnecellen

Met die kennis hopen de wetenschappers aanknopingspunten te vinden om efficiënte bio-zonnecellen te ontwikkelen. Frese: "Maar ook in de landbouw is het met dit inzicht op termijn wellicht mogelijk om gewassen beter te laten groeien." Daarnaast blijkt uit het onderzoek dat een biologisch membraan - het vlies dat om cellen heen zit - anders in elkaar zit dan gedacht. "Tot nu toe was de gedachte dat moleculen in het celmembraan vrij ronddrijven, maar nu blijkt dat ze juist heel dicht op elkaar gepakt en netjes geordend zitten. Dat is opvallend, want volgens een fundamentele natuurwet streeft alles in de natuur naar wanorde. Maar blijkbaar kan dat in de biologie juist tot een geordende structuur leiden."

Tastmicroscoop maakt moleculen zichtbaar

De onderzoekers gebruikten een tastmicroscoop om de moleculen zichtbaar te maken. Die tast het oppervlak van het celmembraan met een naald af en brengt zo met een laser de hoogteverschillen in beeld. Frese: "Vergelijk het met de naald van een platenspeler. Die tast de groef van een plaat af en vertaalt dat naar geluid. De naald van de tastmicroscoop vertaalt de hoogteverschillen in het oppervlak naar een afbeelding. Met die techniek kun je details in het celmembraan zien ter grootte van een miljardste meter, de afmetingen van een molecuul."