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
Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
Neverili vlastným očiam: Vedci v horách našli záhadné ruiny stratenej civilizácie
Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
NASA utratila 23 miliárd dolárov za raketu, ktorá sa rozpadla na kúsky. Trump chce celý projekt zrušiť
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Veľká zmena počasia sa blíži: Na Slovensko mieria prvé zrážky po týždňoch sucha, hlásia experti
Izraelsko-iránsky konflikt mení mapu sveta. Ako ho čítať a čo z neho plynie pre Slovensko (ANALÝZA)
Nemocnica pre Startitup opísala realitu krízy: Zatvárame ambulancie, prepúšťame
Od júla si prilepšia státisíce Slovákov. Zisti, či si medzi nimi aj ty. V hre sú milióny eur (PREHĽAD)
Matematička a fyzik z Košíc vytvorili revolučné riešenie: „Máme technológiu s globálnym potenciálom“
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
- Najlepší film Marvelu posledných rokov je konečne online. Aj so slovenským dabingom
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
-
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Zničil rebríčky sledovanosti. Pokračovanie filmového fenoménu z Netflixu sa predstavuje v prvej ukážke
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
-
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Nový čínsky motor prežil test, ktorý láme fyzikálne zákony. Využíva pohon ako z iného sveta
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
Rusko chce ovládnuť čínsky trh s kľúčovou surovinou, Indii ponúka „oceľové srdce“
Na Slovensku môžeme závidieť. U našich susedov spustili vo vlakoch testovanie Starlinku
Veľká zmena v slovenskej energetike: ZSE a VSE sa spojili, vzniká nová éra
Pre Teslu to už nemôže byť horšie. Na kľúčových európskych trhoch sa prepadla až o 60 %
Trump má vážny problém. Iránski hackeri hrozia, že zverejnia 100 GB dát e-mailov „jeho ľudí“
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP