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
Nová vesmírna veľmoc chce dobyť vesmír. Za zlomok ceny dokážu to, čo USA a Čína za miliardy dolárov
Vedci dosiahli rekordnú presnosť. Definícia sekundy času sa môže významne zmeniť
Záhadný signál z vesmíru odhalil zvláštnu hviezdu. Dokáže nemožné a nemala by existovať
VIDEO: Nová Starship počas letu explodovala. Obloha sa v sekunde zmenila na nebeské divadlo
Zem bombarduje neuveriteľnou silou. Vedci objavili záhadný signál z jedinečného zdroja
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Majú zásoby 200 miliárd m³. Nečakaná krajina sa môže stať najväčším producentom plynu v Európe
- Majú suverénne najlepšiu optiku aj WiFi. Toto je najlepší poskytovateľ internetu na Slovensku
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
-
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Majú zásoby 200 miliárd m³. Nečakaná krajina sa môže stať najväčším producentom plynu v Európe
- Majú suverénne najlepšiu optiku aj WiFi. Toto je najlepší poskytovateľ internetu na Slovensku
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
-
- Spoliehali sa na Rusov, teraz im hrozí nedostatok plynu. Európsky štát čelí „najprísnejším sankciám v histórii“
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Milovaný Windows tento rok končí. Microsoft núti 400 miliónov ľudí, aby si kúpili nový počítač
- TOP televízory roka 2025: Bezkáblový, ktorý popiera gravitáciu, gigantický „Číňan“ aj cena priehľadného LG
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
Jadrová ponorka USA nasadila podvodné drony. Vyšle ich na tajné misie proti nepriateľom
Je veľký ako semienko jahody. ESA vyvinula vesmírny čip, ktorý bude mať dôležitú úlohu
Gigantický jašter so žraločími zubami znova „ožil“. Staré náčrty odkryli záhadu obávaného predátora
Slovenská sporiteľňa ohlásila veľkú novinku pri platbách. Známu aplikáciu už nebudeš potrebovať
Viac funkcií za viac peňazí. Balíček Microsoft 365 výrazne zdražel, môže za to unikátna funkcia
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené