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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneEfektivita 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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte 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

Astronómovia našli vodu v srdci galaxie. Nemala tam byť, nachádza sa pri masívnej čiernej diere

Jadrová elektráreň vyžaruje neviditeľné častice. Vedci ich zachytili aj keď reaktor celkom vypli

Ľudská krv sa dramaticky mení. Môže za to nezdravý podiel zložky v ovzduší

Jeden z najväčších štátov sveta vysychá. Problém s vodou môže ohroziť globálny trh s potravinami

Zastaraný mýtus o solárnych paneloch definitívne padol. Američania dokázali pravdu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

MIMORIADNE: Požiar viacerých objektov pri železničnej stanici okamžite zastavil vlakovú dopravu
PREMIUM30 minút naraz alebo 10 minút po jedle? Neurogenetik vysvetľuje, čo s cukrom v krvi urobí obyčajná chôdza

SHMÚ zvyšuje výstrahy na druhý stupeň. Tropické teploty udrú v plnej sile, záchranári varujú pred kolapsom

Daniari dostali zmrzlinou do tváre, chceli udeliť pokutu vo výške do 3-tisíc eur. Finančná správa kauzu teraz vyvrátila

Slováci vyzbierali desaťtisíce eur na klimatizácie do nemocníc. Na trpiacich pacientov sa už nedokázali pozerať
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Koniec búraniu a káblom. Vymysleli tepelné čerpadlo, ktoré jednoducho zapojíš do zásuvky
- VIDEO: Takto vyzerá najdrahší film všetkých čias. Ukáže vojnu o záchranu vesmíru
- Motor budúcnosti prešiel skúškou bez kvapky paliva. Na 100 % vodík zvládol štart, let aj pristátie
- Jeden z najväčších štátov sveta vysychá. Problém s vodou môže ohroziť globálny trh s potravinami
- Veľkolepé sci-fi konečne bude online. Máme dátum, ponúkne ho známa služba
-
- Koniec búraniu a káblom. Vymysleli tepelné čerpadlo, ktoré jednoducho zapojíš do zásuvky
- VIDEO: Takto vyzerá najdrahší film všetkých čias. Ukáže vojnu o záchranu vesmíru
- Motor budúcnosti prešiel skúškou bez kvapky paliva. Na 100 % vodík zvládol štart, let aj pristátie
- Jeden z najväčších štátov sveta vysychá. Problém s vodou môže ohroziť globálny trh s potravinami
- Chystajú reaktor, aký na svete nemá obdoby. Z jadrového odpadu chce dostať až 500 MW výkonu
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
- Stojí menej než 10 000 eur a len tak sa po ňom zapráši. Tento čínsky elektromobil nemá chybu
- Mala to byť lacná náhrada Jurského parku, ide o skvelé prekvapenie. Tento film stojí za pozornosť
- Mal to byť nový začiatok, nakoniec úplne pohorel. Akčný veľkofilm 2026 dorazil online aj s dabingom
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

MIMORIADNE: Požiar viacerých objektov pri železničnej stanici okamžite zastavil vlakovú dopravu
PREMIUM30 minút naraz alebo 10 minút po jedle? Neurogenetik vysvetľuje, čo s cukrom v krvi urobí obyčajná chôdza

SHMÚ zvyšuje výstrahy na druhý stupeň. Tropické teploty udrú v plnej sile, záchranári varujú pred kolapsom

Daniari dostali zmrzlinou do tváre, chceli udeliť pokutu vo výške do 3-tisíc eur. Finančná správa kauzu teraz vyvrátila

