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

Hlboko pod Tichým oceánom sa z jadra Zeme ozvali zvláštne anomálie. Vedci ich nevedia vysvetliť

Vojna vo vesmíre je na spadnutie. Rusko sa nebezpečne priblížilo ku kľúčovému satelitu

Ročné obdobia sa drasticky menia. Vedci potvrdili pohromu, ktorý pocítime aj na Slovensku

Internet na celom svete môže zdražieť. Irán objavil nový spôsob vydierania Západu

Žiaril ako 10 biliónov Sĺnk. Astronómovia zachytili najjasnejší záblesk v dejinách ľudstva
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Zabudni na Disneyland, svet má nového kráľa. Najlepší zábavný park sa ukrýva v Európe
PREMIUMLacná nehnuteľnosť môže byť pasca: Experti vysvetľujú, kedy sa nízka cena nevyplatí

Európska únia našla najväčšiu slabinu svojej bezpečnosti. Sama si platí pascu za stovky miliárd eur

Najčastejšie sa hádame kvôli peniazom: Takýto je ideálny vzorec na delenie príjmu vo vzťahu, tvrdia odborníci

VIDEO: V centre Košíc sa zrazili dva balóny. Jeden z nich musel núdzovo pristáť priamo na ceste
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- BYD pochopilo, čoho sa Slováci pri elektromobiloch boja najviac. Takto si chcú získať zákazníkov
- Deň D pre filmových fanúšikov je tu. Na Slovensko dorazili v rovnaký deň dve filmové lahôdky
- Nové elektrické SUV od Audi s 900 V architektúrou štartuje na sume 37-tisíc eur
- Akčný megahit či obľúbené sci-fi. Týchto 12 legendárnych filmov dostane pokračovanie
- Čína ukázala vylepšený bestseller za 8 400 eur. Poráža Teslu aj Xiaomi a mieri do sveta
-
- Je to tu. Netflix odhalil svoj najväčší hit tohto leta, dorazí čoskoro
- BYD pochopilo, čoho sa Slováci pri elektromobiloch boja najviac. Takto si chcú získať zákazníkov
- Deň D pre filmových fanúšikov je tu. Na Slovensko dorazili v rovnaký deň dve filmové lahôdky
- Akčný megahit či obľúbené sci-fi. Týchto 12 legendárnych filmov dostane pokračovanie
- Nový seriál ohúril svet. Na ČSFD má 87 % a trhá rekordy sledovanosti
-
- EÚ chcela odpísať milovaný pohon Slovákov. Pohorela však na plnej čiare
- Slovensko sedí na geotermálnom poklade. Čína nám práve ukázala, ako ho využiť naplno
- Nový seriál ohúril svet. Na ČSFD má 87 % a trhá rekordy sledovanosti
- Platíš za rýchly internet, no doma ti stále seká Wi-Fi? Chyba nemusí byť u operátora, toto si skontroluj
- Je to tu. Netflix odhalil svoj najväčší hit tohto leta, dorazí čoskoro
Bývalý šéf VW chystá elektrický traktor s výmennou batériou. Vieme, kedy dorazí na trh
Drahý benzín vyriešili po svojom. Európska mocnosť prechádza na elektromobily rekordne rýchlo
EÚ chystá veľký reštart výroby čipov. Do polovodičov chce naliať 120 miliárd eur
Neznáme drony zaútočili na tankery pri Turecku. Napätie v Čiernom mori rastie
EÚ chce presmerovať miliardy eur. Pomoc má ísť na energie aj domácnosti
Spojenec Západu by sa mohol dočkať jadrových zbraní. Moskve sa to vôbec nepáči
Populárna služba Slovákov zvyšuje tlak a chce viac peňazí. Doplatia na to desiatky ľudí
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Zabudni na Disneyland, svet má nového kráľa. Najlepší zábavný park sa ukrýva v Európe
PREMIUMLacná nehnuteľnosť môže byť pasca: Experti vysvetľujú, kedy sa nízka cena nevyplatí

Európska únia našla najväčšiu slabinu svojej bezpečnosti. Sama si platí pascu za stovky miliárd eur

Najčastejšie sa hádame kvôli peniazom: Takýto je ideálny vzorec na delenie príjmu vo vzťahu, tvrdia odborníci

