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

Mesiac potrebuje vlastný zákon. Bez neho budú ľudské základne v nebezpečenstve

Svetlo zo Slnka je v skutočnosti 100 000 rokov staré. Vedci zistili absurdnú vec

11 000 rokov sa nič podobné nezopakuje. Záhadný objekt sa blíži k Slnku a vedcom dochádza čas

NASA chystá misiu za 250 miliónov dolárov. Unikátny vynález bude chrániť dôležitú vec

Nad Európou vznikla „slepá zóna“. Rušenie GPS zasahuje satelity vo výške 500 km, poznáme vinníka
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Má 101 rokov a radí: Zabudni na posilňovne. Za dlhovekosť vďačím trom banálnym veciam, ktoré máš doma aj ty
PREMIUM„Ak by Naďa Marcinková začala hovoriť, nejedna vláda by ľahla popolom.“ Investigatívec odhaľuje slovenskú stopu v Epstein Files

Rock Pod Kameňom zrušili v pôvodnom termíne 5 dní pred štartom. Fanúšikovia žiadajú odpovede a kompenzáciu

KVÍZ: 9 z 10 Slovákov netuší, ako kombinovať vitamín D, aby ho telo dokázalo lepšie využiť. Otestuj svoje znalosti zo zdravia

Odmietajú makať na cudzích a ničiť sa v korporátoch: Generácia Z objavila trik, ako vlastniť biznis hneď po škole
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Česi vymysleli lacnú zbraň proti dronom: Nemá radar, aj tak ich odhalí na kilometre
- Akčný veľkofilm prichádza online v rekordne krátkom čase. V kinách škaredo pohorel
- Bývaš v byte a chceš vlastnú elektrinu? Slovákov zaskočí, čo im panelák dovolí a čo už nie
- Netflix vyhráva. Toto je TOP 11 najlepších seriálov tohto roka a kde ich nájdeš online
- EXKLUZÍVNE: Videli sme najočakávanejší seriál leta. Je najlepší doteraz, už prvá časť udrie naplno
-
- 11 000 rokov sa nič podobné nezopakuje. Záhadný objekt sa blíži k Slnku a vedcom dochádza čas
- Akčný veľkofilm prichádza online v rekordne krátkom čase. V kinách škaredo pohorel
- Česi vymysleli lacnú zbraň proti dronom: Nemá radar, aj tak ich odhalí na kilometre
- VW spustil výrobu kľúčového motora. Tieto lacné EV dostanú nový pohon s výkonom 226 koní
- Netflix vyhráva. Toto je TOP 11 najlepších seriálov tohto roka a kde ich nájdeš online
-
- Automobilky oklamali svet a budú platiť. Obľúbený pohon zlyhal na celej čiare, produkuje veľké emisie
- Moderná elektronika vydrží menej ako kedysi. Nie je to konšpirácia a má to jasný dôvod
- Netflix vyhráva. Toto je TOP 11 najlepších seriálov tohto roka a kde ich nájdeš online
- Toto nemalo ísť takto ľahko. Číňania „rozobrali“ bombardér B-21 a odhalili jeho tajomstvo
- Spotrebu stlačil na 2,22 litra. Hybrid za 12-tisíc eur pokoril svetový rekord a zosadil Prius
Nový poplatok môže zasiahnuť hit medzi Slovákmi. Mnohí zvažujú obmedzenie nákupov
Známa slovenská tvár mieri na streamovaciu službu. Táto platforma ukáže jeho kontroverznú výpravu
Intel pokračuje v návrate medzi elitu veľkolepým plánom. Pomôcť mu má partnerstvo s Applom
Volkswagen pokračuje v masívnom prepúšťaní. Do roku 2030 to schytá až 50 000 ľudí
BMW naznačuje veľké škrty. Automobilka pripravuje ďalšie opatrenia
Zemný plyn odpísalo ďalšie slovenské mesto. Teplo pre tisíce domácností získa oveľa lepším spôsobom
Najväčšia biometánová stanica na Slovensku premieňa odpad na plyn pre domácnosti
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Má 101 rokov a radí: Zabudni na posilňovne. Za dlhovekosť vďačím trom banálnym veciam, ktoré máš doma aj ty
PREMIUM„Ak by Naďa Marcinková začala hovoriť, nejedna vláda by ľahla popolom.“ Investigatívec odhaľuje slovenskú stopu v Epstein Files

Rock Pod Kameňom zrušili v pôvodnom termíne 5 dní pred štartom. Fanúšikovia žiadajú odpovede a kompenzáciu

KVÍZ: 9 z 10 Slovákov netuší, ako kombinovať vitamín D, aby ho telo dokázalo lepšie využiť. Otestuj svoje znalosti zo zdravia

