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.
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Výbuch tejto hviezdy trvá už 88 rokov. Vedci konečne odhalili, čo za tým stojí
Prelom: Od komerčných fúznych reaktorov sme na krok. Podaril sa obrovský úspech
Na Mars prídeme za pár sekúnd. Warpový pohon je reálny, hlásia vedci
Stavby mimozemšťanov sme už našli, tvrdia vedci. Skrývajú sa na nečakanom mieste
Odveká záhada Stonehenge môže byť vyriešená. Vedci sú na stope úplne novej teórii
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Na Mars prídeme za pár sekúnd. Warpový pohon je reálny, hlásia vedci
- Fantasy šialenstvo dorazilo. Rod Draka vysmial v novom traileri aj Pána Prsteňov
- Veľký test spoľahlivosti áut: Miláčik Slovákov pohorel, najlepšie dopadla prekvapivá značka
- Súboj titánov a samá deštrukcia. Jeden z najväčších blockbusterov tohto roka dorazil online
- Prišla spása spaľovákov. Nový diesel má extrémnu efektivitu a spotrebu, ktorá prekoná aj elektromobil
-
- Na Mars prídeme za pár sekúnd. Warpový pohon je reálny, hlásia vedci
- Fantasy šialenstvo dorazilo. Rod Draka vysmial v novom traileri aj Pána Prsteňov
- Veľký test spoľahlivosti áut: Miláčik Slovákov pohorel, najlepšie dopadla prekvapivá značka
- Súboj titánov a samá deštrukcia. Jeden z najväčších blockbusterov tohto roka dorazil online
- Prišla spása spaľovákov. Nový diesel má extrémnu efektivitu a spotrebu, ktorá prekoná aj elektromobil
-
- Slovákovi z účtu ukradli 500 € cez bežnú aplikáciu. Polícia varuje ľudí, aby neprišli o všetko
- Na Mars prídeme za pár sekúnd. Warpový pohon je reálny, hlásia vedci
- Prišla spása spaľovákov. Nový diesel má extrémnu efektivitu a spotrebu, ktorá prekoná aj elektromobil
- Veľký test spoľahlivosti áut: Miláčik Slovákov pohorel, najlepšie dopadla prekvapivá značka
- To nemôžu myslieť vážne. Veľmoc chce zaviesť 100 % daň na čínske elektromobily
Aktuálne: Unikla prvá fotka nového Zaklínača, takto vyzerá náhrada Henry Cavilla
Výdrž batérií už nebude problém. Táto technológia zmení elektromobily
Prehľad výbuchov vesmírnych telies v atmosfére a ich dopadov na Zem
Americká Meta čelí vyšetrovaniu zo strany EÚ kvôli návykovým algoritmom
Netflix chystá veľké obmedzenia. Dotknú sa hlavnej jednej skupiny Slovákov
Copyright© 2024 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené