Takto príroda využíva chaos okolo seba. Chemici zistili, prečo je fotosyntetický zber svetla taký efektívny
Fotosyntéza je jeden z najdôležitejších procesov na Zemi. Vďaka nej rastliny za pomoci svetla, vody a oxidu uhličitého vytvárajú kyslík, ktorý je pre život na Zemi nevyhnutný.
Efektivita zachytávania svetla
Tento proces pomáha rastlinám a tým pádom aj životu prosperovať miliardy rokov. Chemici z celého sveta sa snažia prísť dlhé roky na to, ako tento proces prenosu energie cez proces na zachytávanie svetla môže byť tak účinný. Takmer každý absorbovaný fotón svetla totiž generuje elektrón, čo jav známy ako „near-unity quantum efficiency,“ uvádza portál Phys v tlačovej správe.

Ten vyjadruje, ako efektívne sa kvantový systém správa pri prevode fotónov na iný typ energie, ako je napríklad elektrický signál. Kvantová účinnosť (quantum efficiency) je v podstate číslo, ktoré vyjadruje pomer medzi počtom zachytených fotónov a počtom vytvorených užitočných nosičov náboja (elektrón, diera). „Near-unity quantum efficiency“ potom znamená, že takmer všetky zachytené fotóny sú úspešne konvertované na elektrón (prípadne dieru).
V novej štúdii publikovanej v žurnále Proceedings of the National Academy of Sciences sa vedcom z MIT podarilo poskytnúť potenciálne vysvetlenie toho, prečo je proces zachytávania svetla pri fotosyntéze tak účinný. Podarilo sa im totiž odsledovať prenos energie medzi proteínmi zachytávajúcimi svetlo, čo im umožnilo zistiť, že za zvyšovaním účinnosti prenosu energie stojí ich neorganizované usporiadanie.
Ako to dokázali?
K výsledkom vedci dospeli na základe študovania purpurových baktérií, ktoré patria medzi fotosyntetizujúce baktérie. Tieto baktérie sa často nachádzajú vo vodnom prostredí chudobnom na kyslík a bežne sa používajú ako model pre štúdie fotosyntetického zberu svetla.

V minulosti sa prostredníctvom ultrarýchlej laserovej spektroskopie podarilo pozorovať, ako sa energia pohybuje v rámci jedného z proteínov, ktorý zachytáva svetlo. Merať však ako sa energia pohybuje medzi jednotlivými proteínmi bola omnoho náročnejšia úloha.
Preto bolo potrebné vytvoriť syntetické membrány na nanometrovej škále, ktoré mali zloženie podobné skutočným bunkovým membránam. Riadením veľkosti týchto membrán, alebo ako ich vedci nazvali „nanodiskov“, dokázali kontrolovať vzdialenosť medzi proteínmi uloženými v nich. Výskumníci do nanodiskov vložili dve verzie proteínu slúžiaceho na zachytávanie svetla, ktoré sú známe ako LH2 (proteín zachytávajúci svetlo za normálnych svetelných podmienok) a LH3 (proteín zachytávajúci svetlo za znížených svetelných podmienok).
Pretože LH2 a LH3 absorbujú mierne odlišné vlnové dĺžky svetla, experti mohli znovu použiť ultrarýchlu spektroskopiu na pozorovanie prenosu energie medzi nimi.
Ukázalo sa, že pre bielkoviny, ktoré boli uložené blízko seba stačilo fotónu na prechod zhruba 6 pikosekúnd, zatiaľ čo na väčšiu vzdialenosť prechod trval 15 pikosekúnd. Samozrejme platí, že čím dlhšie fotón cestuje, tým je prenos energie menej efektívny.

Výsledky hovoria jasne
V konečnom dôsledku sa potom paradoxne ukázalo, že proteíny usporiadané do mriežkovej štruktúry vykazujú menej efektívny prenos energie, ako proteíny, ktoré sú organizované v náhodne vytvorených štruktúrach.
Vzhľadom na to, že v prírode, respektíve v biológii je organizácia často označovaná za „chaotickú“ alebo „náhodnú“ tieto zistenia sú pre vedcov extrémne dôležité. Znamená to totiž, že hoci rôzne biologické systémy pôsobia neorganizovane, v skutočnosti táto neorganizovanosť má hlbší zmysel – tým je efektívnejšie plnenie svojich úloh. Inak povedané, organizmy sa vyvinuli tak, aby chaotické usporiadane jednotlivých štruktúr využili vo svoj prospech.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Robí presne to, čo ty. Za hranicami pozorovateľného vesmíru sa môže nachádzať tvoja kópia

Každý ich má doma, no následky sú desivé. Brusel chystá najväčší zákaz v histórii ľudstva

Zabudnutý scenár sa už nemal nikdy vrátiť. Vedci hovoria o brutálnom kolapse vesmíru

Lekári našli desivý dôkaz. Látka, ktorú používame dennodenne, ničí ľudské zdravie

Gagarin nemusel prežiť. Sovieti boli krok od katastrofy, rovnakú techniku používajú aj dnes
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slováci majú telá staršie aj o 7 rokov než v skutočnosti. Farmaceut radí, ako znížiš svoj metabolický vek

Nešťastie na Horehroní: Najväčšia hojdačka v regióne zasiahla ženu

„Magické huby“ pomáhajú poraziť ťažkú závislosť. Vedci hovoria o kontroverznej látke, ktorá dokáže reštartovať myseľ

Tvoja pamäť slabne kvôli chybe, ktorú robíš každé ráno. Lekárka s 15-ročnou praxou odporúča jednoduchý trik

Vedci dešifrovali správy v tvojej krvi: Test za menej ako 20 eur dokáže včas zachytiť rakovinu aj poškodenie orgánov
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Do Mesiaca narazí objekt rýchlosťou 8 700 km/h. Stane sa to počas tohto leta
- Každý ich má doma, no následky sú desivé. Brusel chystá najväčší zákaz v histórii ľudstva
- Väčší drak tu ešte nebol. Epická fantasy dostane pokračovanie, ktoré ukáže začiatok konca
- Energiu uchováme lacnejšie. Nové batérie dosiahli účinnosť 99,99 %, stratili najväčšiu slabinu
- Na Netflix práve dorazil jeden z jeho najväčších seriálov roka. Oživuje nemilosrdnú akčnú klasiku
-
- Západ nič také nemá. „Spojenec“ Ruska nasadí na stíhačky a vrtuľníky oslepujúci laser, v teste ukázal silu
- Do Mesiaca narazí objekt rýchlosťou 8 700 km/h. Stane sa to počas tohto leta
- Každý ich má doma, no následky sú desivé. Brusel chystá najväčší zákaz v histórii ľudstva
- Nemci môžu „zabiť“ diesel. Nový vodíkový motor má nulové emisie a účinnosť nad 60 %
- Na Netflix práve dorazil jeden z jeho najväčších seriálov roka. Oživuje nemilosrdnú akčnú klasiku
-
- Automobilky majú veľkú dilemu: Kia povedala pravdu o EV, ktorú Brusel nechce počuť
- Američania poriadne pritvrdili. Ich nová zbraň zničila všetky ciele bez jedinej strely
- Tlak na Európu rastie. BYD predáva elektromobil s dojazdom 950 km za smiešne peniaze
- Česko objavilo „zlatú baňu“ zemného plynu. Rokuje o energii v objeme 2 miliárd m³
- Západ nič také nemá. „Spojenec“ Ruska nasadí na stíhačky a vrtuľníky oslepujúci laser, v teste ukázal silu
Za sekundu vykoná 14,5 biliónov operácií. Slovensko spustilo jednu z najvýkonnejších technologií
Mýtus o sile Ruska narazil na dno. Oslavy víťazstva odhalia ľuďom pravdu o stave armády
Slováci konečne pochopili význam umelej inteligencie. Bojíme sa však citlivých vecí
NBS varuje Slovákov: Tieto kryptomenové firmy ťa pripravia o peniaze, nemajú povolenie
Experiment skončil fiaskom. Nemci zastropovali ceny palív, ľudia platia viac
Vodiči si musia dať pozor, voči tomuto priestupku štát zakročí oveľa prísnejšie
Opustíme euro a nakúpime bitcoin? Slováci majú na kryptomeny jasný názor
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slováci majú telá staršie aj o 7 rokov než v skutočnosti. Farmaceut radí, ako znížiš svoj metabolický vek

Nešťastie na Horehroní: Najväčšia hojdačka v regióne zasiahla ženu

„Magické huby“ pomáhajú poraziť ťažkú závislosť. Vedci hovoria o kontroverznej látke, ktorá dokáže reštartovať myseľ

Tvoja pamäť slabne kvôli chybe, ktorú robíš každé ráno. Lekárka s 15-ročnou praxou odporúča jednoduchý trik

