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
Veľký objav v medicíne: Našli liek na zákernú chorobu, ktorou trpí pol milióna Slovákov
ZAUJÍMAVÉ Život na Zemi zasiali inteligentní mimozemšťania. Teória panspermie je na vzostupe, veda je rozpoltená
MIMORIADNY OBJAV: Baktérie z čínskej vesmírnej stanice na Zemi neexistujú
Vedci našli najlepšiu prevenciu pre Alzheimerom. Stačí bylinka, ktorú máš určite doma
Neviditeľné rieky môžu urýchliť kolaps Antarktídy. Extrémne javy sa zdvojnásobia
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Voňavá bylinka ochraňuje mozog pred starnutím. Pomôcť môže v boji proti Alzheimerovej chorobe, zistili vedci
Jedna chyba na faktúre a daňová kontrola je na krku: Odborníčka odhaľuje, čo spúšťa záujem finančnej správy (PREHĽAD)
Nimbus prináša silnú bolesť hrdla a črevné ťažkosti. Nový variant covidu sa šíri naprieč kontinentmi
Bežný liek na cukrovku prekvapuje vedcov: Ženy po menopauze môžu žiť dlhšie
Strach z „cringe“ paralyzuje mladú generáciu: Psychológ vysvetľuje, prečo je trapas horší než odmietnutie
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Chcú dobehnúť Čínu a predbehnúť EÚ. Nečakaná krajina sa pustila do výroby lacných elektromobilov
- Lítium nadobro skončilo. Nové batérie dobijú zariadenie za pár sekúnd, vedci vyriešili posledný problém
- Má solídny dojazd a akurátny výkon. BYD predstavil nový elektromobil, stojí smiešne peniaze
- Mladík objednal grafickú kartu za 3000 €. Keď ale otvoril balenie, prišlo hrozivé zistenie
- Totálna nehoráznosť. Večný spojenec Ruska si z Ukrajiny spravil cvičisko rakiet a Západ nechápe
-
- Chcú dobehnúť Čínu a predbehnúť EÚ. Nečakaná krajina sa pustila do výroby lacných elektromobilov
- Lítium nadobro skončilo. Nové batérie dobijú zariadenie za pár sekúnd, vedci vyriešili posledný problém
- Totálna nehoráznosť. Večný spojenec Ruska si z Ukrajiny spravil cvičisko rakiet a Západ nechápe
- Má solídny dojazd a akurátny výkon. BYD predstavil nový elektromobil, stojí smiešne peniaze
- Kazia sa elektromobily viac než spaľováky? Nová štúdia zarazila ľudí, na jednu vec ale zabudli
-
- Obrovský škandál na trhu. Automobilky klamú zákazníkov, predávajú „ojazdené“ autá špinavým trikom
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Totálna nehoráznosť. Večný spojenec Ruska si z Ukrajiny spravil cvičisko rakiet a Západ nechápe
- Zničí všetko, čo mu stojí v ceste. Rusi vypustili 24 000-tonové jadrové monštrum, ktoré ovládne Arktídu
- Najlepší akčný film 2025 práve pribudol online aj s dabingom. Dá sa pozrieť úplne zadarmo
Letné rána budú patriť Venuši. Jasná planéta ťa zobudí skôr ako slnko
Čaká to aj Slovákov. Nemecko začne radikálne prepúšťať zamestnancov kvôli AI
Domáca výroba s presným zásahom. Ukrajinské drony podľa Zelenského poškodili ruské bombardéry
Európa prichádza o mozgy. Odborníci odchádzajú za AI projektmi do tohto štátu
Athos sa otriasol. Mníšsku republiku zasiahlo podmorské zemetrasenie
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Voňavá bylinka ochraňuje mozog pred starnutím. Pomôcť môže v boji proti Alzheimerovej chorobe, zistili vedci
Jedna chyba na faktúre a daňová kontrola je na krku: Odborníčka odhaľuje, čo spúšťa záujem finančnej správy (PREHĽAD)
Nimbus prináša silnú bolesť hrdla a črevné ťažkosti. Nový variant covidu sa šíri naprieč kontinentmi
Bežný liek na cukrovku prekvapuje vedcov: Ženy po menopauze môžu žiť dlhšie
Strach z „cringe“ paralyzuje mladú generáciu: Psychológ vysvetľuje, prečo je trapas horší než odmietnutie
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené