Para ilmuwan menemukan bahwa klorofil paling efisien dalam hal pembakaran energi panas. “Kami menemukan bahwa tujuan dari molekul klorofil membuat bakteri hijau makin efisien dalam hal pembakaran energi panas,” kata Donald Bryant, Ernest C. Professor Biotekhnologi di Penn State dan merupakan salah satu pemimpin tim.

Berdasarkan apa yang dikatakan Bryant, bakteri hijau ini merupakan jenis organisme yang biasa hidup di daerah yang mempunyai kadar cahaya yang rendah, seperti di kedalaman laut sampai 100 meter. Bakteri ini mempunyai struktur yang dinamakan klorosom, mengandung lebih dari 250.000 klorofil. ” Kemampuan menangkap energi cahaya dan secara cepat mengirimkan energi tersebut ke tempat yang diperlukan sangat penting untuk bakteri ini, terkadang hanya bisa dilihat beberapa photon saja per klorofil dalam sehari.”

Karena mereka sangat mengalami kesulitan dalam penelitiannya mengenai bakteri hijau, maka bakteri ini adalah klas terakhir yang dikategorikan secara struktural dalam pembakaran energi cahaya yang kompleks oleh ilmuwan. Para ilmuwan biasanya mengkategorikan struktur mulekul dengan memakai X-ray kristallographi, suatu teknik yang menentukan pembuatan dari molekul atom dan secara cepat memberikan informasi yang dapat digunakan untuk membuat gambaran molekul; walau bagaimanapun, X-ray kristallographi tidak bisa mengkarakteristikan klorosome bakteri hijau hanya karena dapat bekerja pada molekul dengan kesamaan pada bidang ukuran, bentuk dan struktur. “Tiap klorosom mempunyai keunikan sendiri-sendiri,” kata Bryant. Bakteri hijau mempunyai komposisi klorosom yang sering berganti-ganti sehingga menyulitkan para ilmuwan untuk menggunakan X-ray kristallographi untuk mengkelompokkan struktur internalnya.

Untuk mendapatkan jawabannya, tim ini menggunakan metode kombinasi untuk mempelajari klorosom. Mereka menggunakan metode genetic untuk menciptakan mutan bacterium, cryo-elektron mikroskopi untuk mengetahui seberapa besar jarak ikatan antar kromosom, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spektroskopi untuk menentukan struktur dari suatu komponen molekul kromosom klorofil tersebut, dan setiap bagiannya dibawa untuk dibuatkan gambaran akhir sebuah klorosom.

Pertama-tama, tim ini menciptakan suatu mutan agar dapat menemukan alasan mengapa molekul klorofil di bakteri hijau bertambah complex dikarenakan bertambahnya waktu. Untuk menciptakan mutan tersebut, tim ini menonaktifkan 3 gen yang ada di dalam bakteri itu. Tim ini memperkirakan bahwa gen-gen inilah yang berperan penting dalam kemampuan untuk pembakaran energi. Sehingga didapat bahwa klorofil dapat menjadi lebih kompleks untuk meningkatan efisiensi pembakaran panas.

Kedua, tim ini memisahkan antara kromosom dengan mutan dan bentuk asli dari bakteri dengan menggunakan cryo-elektron mikroskopi – suatu tipe elektron mikroskopi yang dijalankan dengan cryogenik yang bertemperature super dingin – untuk mendapatkan gambar dari klorosom.

Tim ini berjalan selangkah lebih maju dengan menggunakan NMR cryogenicskopi untuk melihat lebih dalam lagi tentang klorosom. Teknik ini memberikan kemampuan untuk memahami hubungan antara inti atom dan memperoleh informasi yang lengkap tentang molekul.

NMR data memperlihatkan bahwa bahwa molekul terdiri dari dua molekul sederhana dan serupa dengan lapisan hidrophobik yang panjang atau anti air. Kata Bryant, “Kamipun mempelajari apakah molekul klorofil menyerang molekul satu dengan lainnya, dan kami juga memastikan jarak antar molekul.” NMR memperlihatkan bahwa molekul klorofil tersusun atas spiral-spiral helix. Pada mutan bakteri, molekul klorofil terletak hampir di sudut 90 derajat terhadap nanotubes. Lalu langkah terakhir adalah mengambil semua data dan membuat struktur model yang detail di komputer.

­­­­­Jika semua klorofil yang identik tersusun dalam sebuah kromosom, dan energi dari photon, sekali hal ini terserap, maka photon akan berjalan mengelilingi seluruh bagian klorofil, dengan memakan waktu yang cukup banyak. Tetapi pada bentuk tipe liar mempunyai perbedaan yang besar dimana molekul klorofil terlokalisir sehingga kemampuan dari energi photon untuk bermigrasi menjadi terbatas. Dengan kata lain, energi dari photon hanya dapat berjalan di sebagian kecil klorofil saja. Kecepatan yang diperoleh merupakan masalah bagi bakteri yang hanya menerima sedikit cahaya photon pada setiap klorofil perharinya.

Bryant mengatakan hasil dari tim ilmuwan ini suatu hari nanti akan digunakan untuk membangun sistem artificial fotosintesis yang mengubah energi solar menjadi energi listrik.

Sumber: http://www.chemistrytimes.com/research/Scientists_determine_the_structure_of_highly_efficient_light-harvesting_molecules_in_green_bacteria.asp