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
PRELOM: Vedci zrýchlili kvantové merania o rekordných 90 % bez straty presnosti
Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
Tisíce galaxií letia na to isté miesto. Vedci našli záhadný vesmírny „magnet“
Zabudni na uhlie a plyn. Spúšťajú revolučnú elektráreň, ktorú poháňa prekvapivé palivo
Slováci hltajú desaťtisíce mikroplastov, ani o tom nevedia. Môže za to prekvapivá „potravina“
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Liek na chudnutie pobláznil Slovákov: „Okrem zníženia chuti na sladké podporuje zdravie pečene a srdca,“ tvrdí odborníčka
Slováci Petra a Milan zažili evakuáciu z islandského Grindavíku: „Prebudilo sa to po 800 rokoch“. Ich dom odkúpil štát
Bežný tuk z tvojej kuchyne vedci spájajú s agresívnou formou rakoviny. Rozhodujúce je množstvo
MIMORIADNE Trump oznámil „deň oslobodenia“: Zavádza 25 % clo na všetky zahraničné automobily a 10% na celý svet
Známy predajca po 35 rokoch zatvára štúdiá. „Len transakčná daň nás bude stáť navyše 200-tisíc ročne“
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Sotva prežijú 100-tisíc km. Toto je rebríček najporuchovejších áut, ktoré obľubujú aj Slováci
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Európania úplne prestali kupovať Teslu. Muska nespasilo ani jeho eso z rukáva
-
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Sotva prežijú 100-tisíc km. Toto je rebríček najporuchovejších áut, ktoré obľubujú aj Slováci
- Najočakávanejší seriál roka aj kultové sci-fi. TOP 11 noviniek na Netflixe a ďalších v apríli
-
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Pokorili hranice vedy. Nový motor nepotrebuje žiadne palivo, využíva nepochopenú vlastnosť fyziky
- Vedci prelomili hranice fyziky. Energia, na ktorú čaká celý svet, bude čoskoro konečne realitou
Zlý mesiac pre obľúbenú automobilku. Predaj sa prepadol, najviac trpeli elektromobily
Americké clá rozdrvia kľúčový automobilový trh v Európe. Viac ako 25 000 ľudí môže prísť o prácu
Slovenská flotila F-16 sa rozrástla. Nové stíhačky už prechádzajú certifikáciou
Európska krajina sa nechce vzdať lacného plynu. Nová dohoda s Ruskom na spadnutie
USA predávajú stíhačky F-16 novej krajine. Čína ale varuje pred ohrozením mieru
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Liek na chudnutie pobláznil Slovákov: „Okrem zníženia chuti na sladké podporuje zdravie pečene a srdca,“ tvrdí odborníčka
Slováci Petra a Milan zažili evakuáciu z islandského Grindavíku: „Prebudilo sa to po 800 rokoch“. Ich dom odkúpil štát
Bežný tuk z tvojej kuchyne vedci spájajú s agresívnou formou rakoviny. Rozhodujúce je množstvo
MIMORIADNE Trump oznámil „deň oslobodenia“: Zavádza 25 % clo na všetky zahraničné automobily a 10% na celý svet
Známy predajca po 35 rokoch zatvára štúdiá. „Len transakčná daň nás bude stáť navyše 200-tisíc ročne“
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené