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

Slováci jedia mikroplasty, ani o tom nevedia. Vedci odhalili prekvapivú potravinu, v ktorej je ich extrémne veľa

Po 40 rokoch ožíva plán letu k Uránu. Táto raketa tam ľudstvo dostane v rekordom čase

Vedci odhalili jednoduchý trik, ktorý dokáže omladiť tvoj mozog. Stačí zmeniť túto vec v tele

Vedci našli na Mesiaci zvláštny kameň. Vo vnútri skrýval tajomstvo staré 3,8 miliardy rokov

Okrem vody objavili aj vzácny kov. Na Marse našli ďalší kľúčový dôkaz o živote
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Vojna v Iráne už nie je len o drahom benzíne. V obchodoch začína chýbať to najdôležitejšie

Myslela si, že má chrípku, no takmer prišla o nohy: Vážne choroby sa skrývajú za bežné symptómy

Lekár varuje pred bežným jedlom z obchodov: Tieto potraviny prekonali tabak v rebríčku úmrtnosti

Artemis II na polceste k Mesiacu: Astronauti posielajú prvé fotky Zeme, od úžasu „zašpinili“ okná

Zápasník MMA skončil v cele: Polícia u neho našla náklad, z ktorého by vyrobili milión dávok látky
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Majú zásoby až 28 miliárd m³. Európa môže dostať silný zdroj plynu z nečakaného štátu
- Vysťahovali celé dediny, experti majú obavy. Silná veľmoc potajomky zosilňuje jadrový program
- Apple nečakane odstrihol Rusko. Drastický krok ochromí milióny ľudí
- Po 40 rokoch ožíva plán letu k Uránu. Táto raketa tam ľudstvo dostane v rekordom čase
- Na Slovensko dorazila nová TV stanica. Ponúka niektoré z najlepších seriálov súčasnosti
-
- Vysťahovali celé dediny, experti majú obavy. Silná veľmoc potajomky zosilňuje jadrový program
- Majú zásoby až 28 miliárd m³. Európa môže dostať silný zdroj plynu z nečakaného štátu
- Na Slovensko dorazila nová TV stanica. Ponúka niektoré z najlepších seriálov súčasnosti
- Po 40 rokoch ožíva plán letu k Uránu. Táto raketa tam ľudstvo dostane v rekordom čase
- Michelin rozdrvil konkurenciu. Predstavil unikátne pneumatiky, ktoré znižujú spotrebu
-
- Majú zásoby až 810 miliónov m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu, spustia ho rekordne rýchlo
- Lenivosť môže výjsť Slovákov draho. Od 15. apríla sa menia zákony o pneumatikách
- Česi postavili nezastaviteľný stroj s nosnosťou 1700 kg. Nasadí ho americká armáda
- Kia išla proti prúdu a mala pravdu. Do áut odmietla dať nenávidenú novinku, vodiči jej za to ďakujú
- Vysťahovali celé dediny, experti majú obavy. Silná veľmoc potajomky zosilňuje jadrový program
Astronómovia v pozore: K Slnku mieri kométa, ktorú môžu vidieť aj Slováci
Prípravy na najhoršie začali: Európa čelí podľa eurokomisára energetickej hrozbe
Našiel si si toto za stieračom? Daj si pozor, podvodníci skúšajú nebezpečný trik
Schyľuje sa k vojne ďalších dvoch veľmocí? Japonci rozmiestnili rakety s doletom 1000 km
Napätie v slovenskej automobilke vrcholí. Zamestnanci vyhlásili štrajkovú pohotovosť
Výpadok internetu v Iráne trvá už 30 dní, koniec je v nedohľadne
Skončí konečne striedanie letného a zimného času? Európania majú jasnú preferenciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Vojna v Iráne už nie je len o drahom benzíne. V obchodoch začína chýbať to najdôležitejšie

Myslela si, že má chrípku, no takmer prišla o nohy: Vážne choroby sa skrývajú za bežné symptómy

Lekár varuje pred bežným jedlom z obchodov: Tieto potraviny prekonali tabak v rebríčku úmrtnosti

Artemis II na polceste k Mesiacu: Astronauti posielajú prvé fotky Zeme, od úžasu „zašpinili“ okná

