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
Stačí zapnúť túto funkciu a ihneď budeš lepšie spať. Vedci varujú pred zabijakom, ktorý ti ničí zdravie
Len 4 svetelné roky od nás môže byť svet s podmienkami na život. Objav pri najbližšej hviezde šokoval vedcov
Zničí kaz a vyrobia ju z vlasov. Vedci vyvinuli najlepšiu zubnú pastu, na trhu by mala byť do 3 rokov
Zuby staré 2,8 milióna rokov zaskočili vedcov. Odhalili nový druh človeka, ktorý mení históriu
Vedci vo vesmíre zachytili „Oko Saurona“. Vysiela priamo k Zemi záhadné duchovné častice
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Bylinka z tvojho letného šalátu ničí rakovinové bunky. Odborníčka hovorí o prírodnej zbrani proti smrteľným ochoreniam
Hodnota až 5 000 eur: Za túto dvojeurovku si môžeš kúpiť auto či luxusnú dovolenku, prehľadaj svoje zásoby
Kto v živote nepracoval, ten nedostane dôchodok. Bude musieť vyžiť z 271,90 eura mesačne
Ruská loď v plameňoch: Ukrajinské drony udreli tesne pred summitom Trump–Putin
Kremeľ zverejnil podrobností o dnešnom summite Trumpa a Putina. Ruský prezident ocenil snahy USA
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Bill Gates mal pravdu. Umelá inteligencia narazila na veľký problém, môže znamenať jej koniec
- Jeden z najlepších akčných filmov 2025 čoskoro dorazí online. Bude aj s dabingom
- Švajčiari ukázali Slovensku energetické riešenie. Vyvinuli vŕtačku, ktorá dodá energiu domácnosti
- Zem zasiahol signál s neuveriteľnou energiou. Vedci tvrdia, že prišiel z ďalekého kúta vesmíru
- Po 12 rokoch svitla nádej. Zombie horor s Bradom Pittom dostal správu, ktorá všetkých potešila
-
- Bill Gates mal pravdu. Umelá inteligencia narazila na veľký problém, môže znamenať jej koniec
- Zem zasiahol signál s neuveriteľnou energiou. Vedci tvrdia, že prišiel z ďalekého kúta vesmíru
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- True Detective má konkurenciu. HBO ukazuje brutálnu detektívku s hviezdou Marvelu
- Pre profíkov aj hobby športovcov: Toto je TOP 8 smart hodiniek na trhu
-
- NASA sleduje emisie CO2 z vesmíru. Najväčší znečisťovateľ v Európe je blízko Slovenska
- Najväčší nepriateľ nebol Rus, ale mikro zabijak. Vedci po 200 rokoch odhalili, čo zabilo armádu Napoleona
- Spojenec Slovenska stavia svoju najdrahšiu zbraň. Ponesie 144 jadrových hlavíc a vyzerá ako zo sci-fi
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Najnovší vynález Číňanov navždy zmení elektromobily. Môže byť nasadený okamžite a pochovať spaľováky
Volkswagen znovu zaťal do živého. Vládu vyzval na štátnu podporu elektromobilov
Putin berie Rusom aj posledný kúsok slobody. Ľuďom bizarne ruší hovory cez obľúbené aplikácie
Rada Európy vyslala jasný odkaz: Prestaňte predávať zbrane do tejto krajiny
Niečo sa chystá a „nikto nevie čo“. USA začali vojenské cvičenia s nečakanou krajinou
Na objavenie čakal 66 rokov. Antarktída odkryla príbeh vedca, ktorý nečakane zmizol
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP