Научници откривају тајне фотосинтетских алги које сакупљају светлост

December 23, 2016 <б>Још пре милиона година, фотосинтетичке алге су усавршавале своју технику за хватање светлости. <бр><бр>Као резултат тога, њихови системи за прикупљање светлости (протеини који апсорбују светлост да се претвори у енергију) толико су моћни да су научници тражили да их разумеју и опонашају за употребу у апликацијама обновљиве енергије. <бр><бр>Сада су истраживачи са Универзитета Принцетон открили механизам који побољшава стопе сакупљања светлости криптофитне алге Цхроомонас месостигматица. Њихови налази, недавно објављени у часопису Цхем, пружају драгоцен увид за дизајн вештачког сакупљања светлости системи као што су молекуларни сензори и колектори соларне енергије. <бр><бр>Цриптопхите алге често живе испод организама који апсорбују већину сунчеви зраци. Као резултат тога, они су еволуирали да напредују на њима таласне дужине светлости које организми изнад њих не траже – углавном жуто-зелене боје.<бр><бр>Оне сакупљају ово жуто-зелено светло енергије и пропуштају је кроз мрежу молекула која је претвара у црвено светло, нешто што молекули хлорофила треба да обаве важна фотосинтетичка хемија. <бр><бр>Научници су одувек били фасцинирани и интригирани брзином преноса енергије. Њихова предвиђања су увек била око три пута спорије од посматраних стопа. <бр><бр>"<и>Временске скале у којима је енергија кретао кроз протеин - никада нисмо могли да разумемо зашто процес тако брзо,“ рекао је одговарајући аутор Грегори Сколс, Виллиам С Тод Професор хемије на Универзитету Принстон. <бр><бр>У 2010, његов тим је открио да су ове брзе стопе последица а феномен који се зове квантна кохеренција, у којој су молекули заједнички електронска побуда и пренос енергије према квант механички закони вероватноће уместо класичне физике. Међутим, они није могао тачно да објасни како је кохерентност функционисала да убрза стопе - до сада. <бр><бр>Употребом софистициране методе коју омогућавају ултрабрзи ласери, тхе истраживачи су мерили апсорпцију светлости молекула и пратили проток енергије кроз систем. <бр><бр>Обично би сигнали апсорпције преклапају, што их чини немогућим за додељивање специфичним молекулима унутар протеински комплекс; међутим, тим је успео да изоштри сигнале хлађењем протеина на веома ниске температуре, рекао је главни аутор Јацоб Деан, постдокторски истраживач у Сцхолес лабораторији. <бр><бр>Истраживачи су посматрали систем како се преноси енергија молекула до молекула, од високоенергетске зелене светлости до ниже енергетске црвене светлост, при чему се вишак енергије губи као енергија вибрација. Ово је показало да је специфичан спектрални образац који је био „пушач који се пуши“. вибрациона резонанца (или вибрационо усклађивање) између донора и молекуле акцептора, рекао је Деан. <бр><бр>Захваљујући вибрацијском усклађивању, енергија је успела да пренесе много брже него што би иначе било расподелом побуде између молекула. Ефекат је обезбедио механизам за претходно пријављена квантна кохерентност. <бр><бр>Имајући то на уму, истраживачи прерачунали своје предвиђање и дошли до стопе која је око три пута брже. <бр><бр>Сцхолес лабораторија намерава да проучи сродне протеине за истраживање да ли се овај механизам налази у другим фотосинтетичким организмима. <бр><бр>На крају, научници се надају да ће развити системе за прикупљање светлости са савршеним преносом енергије инспирисаним робусним прикупљањем светлости протеини. <бр><бр>"<и>Овај механизам је још једна моћнија изјава оптималност ових протеина," рекао је Сцхолес.