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

Mýtus o primitívnych predkoch je fuč. Šokovaní vedci objavili technológiu spred 430-tisíc rokov

Raketa Falcon 9 mala prekonať sovietsku legendu, ale nestalo sa tak. Teraz ju čaká „rozsudok smrti“

Vedci našli Stratené mesto, ktoré funguje 120-tisíc rokov. Má dôkazy o vzniku života na Zemi

Rusko pripravuje orbitálnu zbraň, akú svet ešte nevidel. USA sa obávajú jadrového výbuchu

Každý ich má doma, no následky sú desivé. EÚ chystá najväčší zákaz v histórii, v hre sú bilióny eur
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMSlovenka vydatá za Japonca: Randenie je tam ako pracovný pohovor – „Ťahala som z nich konverzáciu ako z chlpatej deky“ (ROZHOVOR)

Bitcoin stráca pôdu pod nohami. Odborníci načrtli čierny aj optimistický scenár

Ranný zásah v centre hlavného mesta: Mladá 26-ročná žena skočila z mosta do Dunaja

Dom iba za cenu ojazdeného auta: Štát sa zbavuje nepotrebného majetku za „pár drobných“

„Liek“ k zdravému starnutiu už existuje. Skrýva sa vo vitamíne, ktorý máš pravdepodobne doma aj ty
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Sci-fi „kladivo“ je realitou. Proti novej zbrani Západu nemajú nepriatelia šancu
- Expert ESETu pre FonTech: Slovensko zamoril nový typ podvodu. Ak ťa hacknú, vypni si internet
- Z nečakanej krajiny sa stáva plynová veľmoc. Majú zásoby 200 miliárd m³, do ťažby nalejú 4 miliardy €
- Stallone sa chcel vrátiť ako Rambo. Jeho nápad tvrdo odmietli, našli však náhradu
- Európsky štát sa chce zbaviť kotlov. Domácnosti začal vykurovať urýchľovačom častíc
-
- Z nečakanej krajiny sa stáva plynová veľmoc. Majú zásoby 200 miliárd m³, do ťažby nalejú 4 miliardy €
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
- Sci-fi „kladivo“ je realitou. Proti novej zbrani Západu nemajú nepriatelia šancu
- Keď to zbadali, vedcom padla sánka. Našli neviditeľného zabijaka v 2000 rokov starej pôde
- Tichý problém solárnych panelov má riešenie. Vedci geniálnym trikom zvýšili ich výkon až o 13 %
-
- Vyskúšalo ho už 800-tisíc Slovákov. Slovenský konkurent Netflixu rastie a ukazuje budúcnosť
- Astronómovia neverili vlastným očiam. V ďalekej galaxii spozorovali zvláštny disk
- Z nečakanej krajiny sa stáva plynová veľmoc. Majú zásoby 200 miliárd m³, do ťažby nalejú 4 miliardy €
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou sa skrýva záhadný svet
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
Lacné ruské energie sú definitívny mýtus. Ceny benzínu hovoria za všetko
Konkurent Muska stopol vesmírnu turistiku. Chce ísť až na Mesiac
Apple opäť prepísal dejiny. Jeden produkt im priniesol desiatky miliárd dolárov a prevalcoval konkurenciu
Stačí už len povolenie. Futuristická dopravná služba mieri do Európy
Slovenské e-shopy čaká tvrdá rana a boj o prežitie. Lacné veci z Číny ovládli celý trh
Rusi si neškrtnú. Sused Slovenska vybuduje najmodernejší protidronový systém v Európe
Nemecko otvorilo Pandorinu skrinku. Európa zvažuje jadrový plán B, ktorý odstrihne USA
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMSlovenka vydatá za Japonca: Randenie je tam ako pracovný pohovor – „Ťahala som z nich konverzáciu ako z chlpatej deky“ (ROZHOVOR)

Bitcoin stráca pôdu pod nohami. Odborníci načrtli čierny aj optimistický scenár

Ranný zásah v centre hlavného mesta: Mladá 26-ročná žena skočila z mosta do Dunaja

Dom iba za cenu ojazdeného auta: Štát sa zbavuje nepotrebného majetku za „pár drobných“

