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
Stavby mimozemšťanov sme už našli, tvrdia vedci. Skrývajú sa na čudnom mieste
Vďaka „potu" z paliva prežije pád z vesmíru. Vedci vymysleli jedinečný štít, ktorý zmení vesmírne lety
Dosiahne až 6 500 km/h. USA čoskoro odhalia najrýchlejšie lietadlo v histórii
Klasické počítače definitívne končia. Vedci prelomili kľúčovú hranicu, elektrinu v nich nahradí svetlo
NASA objavila neuveriteľný fenomén na Zemi. Gigantická stavba v Číne mení rotáciu planéty
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
KVÍZ: 9 z 10 ľudí netrafí ani jedno miesto správne. Dokáž, že ovládaš slepú mapu Slovenska
Severská diéta valcuje svet: Odborníci potvrdili súvis s dlhovekosťou, dánska kráľovná na ňu nedá dopustiť
Porazila nevyliečiteľnú rakovinu. Génová terapia Emme zachránila život, mala 4. štádium ochorenia
Prelomový výskum: Prírodná látka výrazne zlepšila stav pacientov s Parkinsonom už po jednej dávke
Nad Slovenskom zaburácajú F-16: Počas víkendu hrozí supersonický tresk
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Veľký operátor bije na poplach: Ak dostaneš takúto SMS, ani ju neotváraj. Môžeš prísť o všetko
- IT odborník na bezpečnosť: Zrušil som si bankové účty a prešiel na kryptomeny (rozhovor)
- Slováci chcú palivo budúcnosti, je lacnejšie ako elektromobily. Má len jeden veľký problém
- Dosiahne až 6 500 km/h. USA čoskoro odhalia najrýchlejšie lietadlo v histórii
- Nič ich nezastaví a sú mimoriadne presné. USA dostane „plávajúce tanky“ na diaľkové ovládanie
-
- Veľký operátor bije na poplach: Ak dostaneš takúto SMS, ani ju neotváraj. Môžeš prísť o všetko
- Vedci ostali poriadne prekvapení. Pod ľadovcami v Antarktíde našli záhadné tvary
- NASA objavila neuveriteľný fenomén na Zemi. Gigantická stavba v Číne mení rotáciu planéty
- IT odborník na bezpečnosť: Zrušil som si bankové účty a prešiel na kryptomeny (rozhovor)
- Netflix odpovedá na The Last of Us. Apokalyptické sci-fi zbiera nadšené ohlasy
-
- NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
- Výrazne si nimi skracuješ život. Experti varujú pred nebezpečným druhom potravín, Slováci ho milujú
- Český strašiak vodičov už rozdáva pokuty. Odhalí „neviditeľný” problém áut
- Google začal vymazávať účty Gmail. Takto sa vyhneš strate e-mailov, súborov či fotografií
- Rusko zradil dlhoročný spojenec. Ukrajine posiela obrovské množstvo zbraní
TikTok čelí gigantickej pokute v EÚ. Má porušovať citlivú vec používateľov
Zákazníci odmietajú Muska. Prepad Tesly pokračuje závratným tempom
Apple zvýšil zisk aj predaje iPhonov. Clá z Číny ho však budú stáť stovky miliónov dolárov
Shell hlási nižší zisk a investície. S odkúpením akcií však neprestáva
Loď s pomocou pre Gazu napadli drony v európskych vodách. Zaútočiť mal znepriatelený štát
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
KVÍZ: 9 z 10 ľudí netrafí ani jedno miesto správne. Dokáž, že ovládaš slepú mapu Slovenska
Severská diéta valcuje svet: Odborníci potvrdili súvis s dlhovekosťou, dánska kráľovná na ňu nedá dopustiť
Porazila nevyliečiteľnú rakovinu. Génová terapia Emme zachránila život, mala 4. štádium ochorenia
Prelomový výskum: Prírodná látka výrazne zlepšila stav pacientov s Parkinsonom už po jednej dávke
Nad Slovenskom zaburácajú F-16: Počas víkendu hrozí supersonický tresk
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené