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

Austrálsky objav otrasie energetikou. Nový materiál sľubuje revolúciu bez výmeny panelov

Musk sa asi definitívne zbláznil. Klimatickú krízu chce vyriešiť stmievaním Slnka

Život na Zemi možno nikdy nevznikol tu. Na meteorite starom 2 miliardy rokov našli vedci záhadnú DNA

Vedel si, že ľudský žalúdok dokáže rozložiť kov? TOP 10 neuveriteľných faktov, ktoré znejú ako výmysel

VIDEO: Vedci nechápu. Superpočítač spočítal, čo sa stane keď spadneš do čiernej diery
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

NAŽIVO: Predseda NKÚ prehovoril o „miznúcich miliardách z Bruselu“

Fico kriticky na Rybníčka: „Otvorene odkážte protivládnemu voličstvu, že nás treba vítať s nabitou zbraňou“

Štát ti môže zaplatiť celý vodičák: 1 700 eur má možnosť získať viacero Slovákov

Putinov režim sa rozpadá zvnútra. Rusi získali 1 % územia za tisíc dní, tvrdí analytik

Japonci poznajú jednoduchý trik na chudnutie bez diét. Vyskúšaj 7 overených rád dietologičky
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Politici nám klamú, Slovákov dobehne krutá pravda. Ekonóm vysvetlil zdraženie energií, ktoré spôsobí Green Deal
- Na Slovensko prichádza nový kanál. Ponúkne desiatky filmov a bude úplne bez reklám
- Príde najväčší seriál od Game of Thrones aj veľké veci od Netflixu. TOP 11 noviniek v novembri
- Rusko vyľakalo celý Západ. Multifunkčnou superzbraňou chce dobyť prekvapivú časť sveta
- Slováci budú nadšení. Platené TV stanice teraz môžu sledovať úplne zadarmo
-
- Na Slovensko prichádza nový kanál. Ponúkne desiatky filmov a bude úplne bez reklám
- Politici nám klamú, Slovákov dobehne krutá pravda. Ekonóm vysvetlil zdraženie energií, ktoré spôsobí Green Deal
- Slováci budú nadšení. Platené TV stanice teraz môžu sledovať úplne zadarmo
- Rusko vyľakalo celý Západ. Multifunkčnou superzbraňou chce dobyť prekvapivú časť sveta
- Slovákom hrozí pokuta 5800 €. Tento zlozvyk za volantom ťa vyjde poriadne draho
-
- Na Slovensko prichádza nový kanál. Ponúkne desiatky filmov a bude úplne bez reklám
- Politici nám klamú, Slovákov dobehne krutá pravda. Ekonóm vysvetlil zdraženie energií, ktoré spôsobí Green Deal
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- Slovákom hrozí pokuta 5800 €. Tento zlozvyk za volantom ťa vyjde poriadne draho
- Len dva seriály dopadli lepšie. HBO má globálny hit, nie je pre slabé povahy
Veľmoc zrušila dotácie na EV a prišiel šok. Zrazu ich ľudia nechcú, automobilky strácajú dych
Slovensko kleslo v prestížnom rebríčku. Naša ekonomika v oblasti digitalizácie stagnuje, v tomto sme však prví na svete
Staneme sa energetickou veľmocou? V ideálnej oblasti Slovenska má vyrásť až 17 elektrárni
Kým Ukrajina bojuje, EÚ veselo dováža veľkú komoditu z Ruska. Nemec žiada okamžitý zákaz
Minister Smeru-SD v tom má jasno: Emisný systém je nezmyselný, EÚ stráca konkurencieschopnosť
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

NAŽIVO: Predseda NKÚ prehovoril o „miznúcich miliardách z Bruselu“

Fico kriticky na Rybníčka: „Otvorene odkážte protivládnemu voličstvu, že nás treba vítať s nabitou zbraňou“

Štát ti môže zaplatiť celý vodičák: 1 700 eur má možnosť získať viacero Slovákov

Putinov režim sa rozpadá zvnútra. Rusi získali 1 % územia za tisíc dní, tvrdí analytik

