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

Je efektívnejší než tepelné čerpadlo a ušetrí ti stovky eur. Na svete je revolučný spôsob, ako ohrievať vodu

Katastrofa na obežnej dráhe? Satelity musia uhýbať 1000-krát denne, experti sa obávajú najhoršieho

Zem je zachránená. Odborníci našli konečné riešenie na klimatickú krízu, máme ho „pod nosom"

Mladí nefajčiari nečakane dostávajú rakovinu pľúc. Vedci našli krutý paradox zdravej stravy

Na Marse našli ďalšiu záhadu. Rover Curiosity nafotil dokonalý „včelí plást“, vedci sú bezradní (FOTO)
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Drony na útok v Rusku išli z Bratislavy, tvrdí ruská FSB. Obvinili aj známeho rappera
PREMIUMSlovenský startup pomáha ľuďom, ktorí sa starajú o svojich rodičov. Problém trápi čoraz viac rodín

Vojna o PPA eskaluje: Takáč obviňuje šéfa NKÚ z klamstiev, úrad trvá na rizikách podvodného správania

Trump chce odpáliť najtvrdší cieľ Iránu. „Krompáčová hora“ však môže odolať aj najsilnejšej bombe

Putin nekončí, varuje Kasparov. Odhalil, ako sa chystá v skutočnosti otestovať silu NATO
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Obrovský zvrat vo Volkswagene. Autá pre kľúčový trh už nedodá zo Slovenska, zaplaví ho lacnejšou Čínou
- Zlý film ešte nenatočil. Christoper Nolan chystá najväčšiu vec, do akej sa kedy pustil
- Slováci chcú ušetriť na prezúvaní. Tieto pneumatiky však majú háčik, ktorý sa ukáže až na ceste
- Známa firma vyvinula prvý spaľovací motor s palivom budúcnosti. Trvalo im to 3 roky a v Európe dostali zelenú
- Je to tu. Najočakávanejšie sci-fi roka dostalo dychberúci trailer, ukazuje pád galaxie
-
- Obrovský zvrat vo Volkswagene. Autá pre kľúčový trh už nedodá zo Slovenska, zaplaví ho lacnejšou Čínou
- Známa firma vyvinula prvý spaľovací motor s palivom budúcnosti. Trvalo im to 3 roky a v Európe dostali zelenú
- Tepelné čerpadlo alebo plynový kotol? Prepočítali sme, čo sa dnes Slovákom oplatí viac
- Zlý film ešte nenatočil. Christoper Nolan chystá najväčšiu vec, do akej sa kedy pustil
- Nemáš doma klimatizáciu? Byt vieš ochladiť aj lacnejšie, no väčšina ľudí robí jednu zásadnú chybu
-
- Známa firma vyvinula prvý spaľovací motor s palivom budúcnosti. Trvalo im to 3 roky a v Európe dostali zelenú
- Majú vydržať desaťročia, no kapú po 3 rokoch. LED žiarovky doplácajú na marketingovú lož
- Slováci robia pri kúpe klimatizácie rovnakú chybu. V horúčavách za ňu draho zaplatia
- Obrovský zvrat vo Volkswagene. Autá pre kľúčový trh už nedodá zo Slovenska, zaplaví ho lacnejšou Čínou
- Nemáš doma klimatizáciu? Byt vieš ochladiť aj lacnejšie, no väčšina ľudí robí jednu zásadnú chybu
Google definitívne prehral. EÚ potvrdila rekordnú pokutu za Android
Čínska automobilka mieri vysoko. Do roku 2030 chce ovládnuť až 5 % európskeho trhu
Ázijský tiger spúšťa veľkú investíciu. Do výroby čipov naleje viac než 500 miliárd dolárov
Holandsko úplne zmenilo svojich dodávateľov energií. Rusov nahradilo USA, dovoz prudko stúpol
Európa zrýchľuje budovanie obrovských batérií. Podporí projekty, ktoré majú stabilizovať elektrické siete
Poľsko masívne posilní dovoz plynu. Chystá niečo, čo pomôže celej strednej Európe
Slováci si rýchlo zvykli na nový spôsob platenia. Štátne platby prekonali 5 miliónov eur
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Drony na útok v Rusku išli z Bratislavy, tvrdí ruská FSB. Obvinili aj známeho rappera
PREMIUMSlovenský startup pomáha ľuďom, ktorí sa starajú o svojich rodičov. Problém trápi čoraz viac rodín

Vojna o PPA eskaluje: Takáč obviňuje šéfa NKÚ z klamstiev, úrad trvá na rizikách podvodného správania

Trump chce odpáliť najtvrdší cieľ Iránu. „Krompáčová hora“ však môže odolať aj najsilnejšej bombe

