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

Vedci narazili na hviezdu, ktorá nedáva zmysel. Má až dva veky, vysvetlenie sa skrýva v jej jadre

Cez AI sme oživili najdesivejšie koncepty NASA. Tieto vesmírne lode mohli vyhubiť Zem a dostať nás ku hviezdam

AI prekročila prah vesmíru. Simulácia galaxie so 100 miliardami hviezd ukazuje detaily, aké sme nevideli

Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu

Po 50 rokoch našli dôkaz. Vedci odhalili na Marse elektrické pasce, môžu zabíjať kolonistov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Používala ju už Kleopatra: Číňania z tekvice vynašli neprekonateľnú technológiu, vďaka ktorej lietadlá miznú z radarov

Rusko dostalo finálny mierový plán. Peskov odhalil, kedy padne rozhodnutie

Tajomstvo dlhovekosti 88-ročnej hviezdy Hollywoodu: 5 návykov, ktoré ho držia vitálneho

SNS navrhne úplný zákaz predaja syntetického mäsa na Slovensku. Je rizikom pre zdravie, tvrdia

Tragický nález na západe Slovenska: Mŕtve telo muža našli na schodoch do bytovky
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Obľúbený operátor rozdá Slovákom AI mobily a tablet za 1 €. Má len jedinú podmienku
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
- Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu
- Bude nás chrániť pred likvidačnými zbraňami. Prekvapujúci štát vyvinie aktívny štít nad Európou
- Netflix nevydržal nápor a padol. Seriálová udalosť roka dorazila, v slovenských premiérach je zmätok
-
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
- Obľúbený operátor rozdá Slovákom AI mobily a tablet za 1 €. Má len jedinú podmienku
- Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu
- Na Slovensku o pár dní začína nový kanál. Ponúkne desiatky filmov úplne bez reklám
- Európa dáva nafte zbohom. Nečakaný pohon preskočil diesel a ide po benzíne aj elektromobiloch
-
- Na Slovensku o pár dní začína nový kanál. Ponúkne desiatky filmov úplne bez reklám
- Európsky štát doplatil na lacné energie z Ruska. Nemá zásoby paliva, o 4 dni mu hrozí totálny kolaps
- Ohromne zbohatnú a spasia celý svet. Veľmoc našla pod zemou nekonečný zdroj čistej energie
- Kotly a tepelné čerpadlá skončili. Táto inovácia kúrením zarába peniaze
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
Kanada spúšťa projekt, ktorý môže prevrátiť jej energetickú politiku naruby. Odstrihne sa od USA
Európski vedci prerazili cenzúru DeepSeeku. Upravená verzia odhalila veľký problém
Slováci majú tento víkend jedinečnú šancu. Na oblohe uvidíme slávny asteroid
Pentagon podpísal najväčší kontrakt pre motory F-35 za posledné roky
Slováci padli do pasce: Robia osudnú chybu pri nakupovaní darčekov online
Francúzsky prezident chce poraziť dezinformácie, chce zmenu legislatívy
Energetická závislosť Maďarska na Rusku je podľa väčšiny Maďarov riziko
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Používala ju už Kleopatra: Číňania z tekvice vynašli neprekonateľnú technológiu, vďaka ktorej lietadlá miznú z radarov

Rusko dostalo finálny mierový plán. Peskov odhalil, kedy padne rozhodnutie

Tajomstvo dlhovekosti 88-ročnej hviezdy Hollywoodu: 5 návykov, ktoré ho držia vitálneho

SNS navrhne úplný zákaz predaja syntetického mäsa na Slovensku. Je rizikom pre zdravie, tvrdia

