Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Białkowa roleta chroni przed światłem

Recommended Posts

Badacze z Lawrence Berkeley National Laboratory, laboratorium należącego do Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, odkryli białko działające niczym przeciwsłoneczna roleta chroniąca liście roślin przed uszkodzeniem przez nadmierne naświetlenie przez słońce. Odkrycie to może pewnego dnia pozwolić na produkcję doskonalszych ogniw słonecznych, naśladujących funkcjonowanie żywego liścia.

Kluczowe dla badań białko nazywa się CP29. Zabezpiecza ono rośliny przed nadmiarem docierającego do tkanki promieniowania, przepuszczając wyłącznie określoną maksymalną dawkę światła. Przypuszcza się, że za regulacją aktywności tego filtra stoją zmiany pH wewnątrz komórki.

Fotosynteza, efekt niezliczonych lat ewolucji, jest procesem o fenomenalnej wręcz wydajności. Szacuje się, że rośliny są w stanie zamienić w energię chemiczną aż do 97% energii pochodzącej z światła słonecznego. Stanowi to jednak pewne zagrożenie, gdyż przy intensywnym naświetlaniu powierzchni liścia pojawia się groźba uszkodzenia tworzącej go tkanki. Rośliny znalazły jednak sposób na ochronę przed tym zjawiskiem: wykrywają zmiany pH charakterystyczne dla zmiany ilości padającego na nie światła i po przekroczeniu pewnego limitu uruchamiają mechanizm, którego zadaniem jest rozproszenie nadmiaru energii w nieszkodliwy dla rośliny sposób.

Trzy lata temu badacze z Lawrence Berkeley National Laboratory, pracujący pod przewodnictwem prof. Grahama Fleminga, odkryli zeaksantynę - barwnik z grupy karotenoidów, który chroni komórki przed nadmiarem padającego światła. Cząsteczka tego związku przyjmuje na siebie część docierającej do liścia energii i zużywa ją na wyrzucenie ze swojej struktury pojedynczego elektronu. Pozwala to na zamianę energii promieniowania w energię ruchu wspomnianego elektronu. Do tej pory nie było jednak wiadomo, jaki czynnik reguluje ilość produkowanej zeoksantyny oraz jej interakcje z chlorofilem, najważniejszym związkiem odpowiedzialnym za proces fotosyntezy.

Aby rozwiązać tę zagadkę, zespół prof. Fleminga zastosował techniki spektrofotometryczne, tzn. badanie reakcji poszczególnych cząsteczek na światło. Odkryto w ten sposób, że trzy białka, nazwane CP29, CP26 i CP24, są zdolne do przeprowadzenia reakcji usunięcia elektronu ze struktury zeoksantyny.

Dalsze badania objęły wyłącznie analizę funkcjonalną proteiny CP29 jako tej, która jest najlepiej znana pod względem struktury cząsteczki oraz czynników genetycznych wpływających na jej syntezę. Naukowcom udało się ustalić, że powstające pod wpływem intensywnego naświetlania zmiany w pH wywołują zmianę rozkładu atomów wewnątrz molekuł białka, umożliwiając mu przeprowadzenie reakcji oderwania elektronu od zeaksantyny. Gdy tylko uda się rozproszyć odpowiednio wiele energii, pH wraca do normy, a białko ponownie traci swoją zdolność. Dzięki wspomnianemu mechanizmowi komórka jest w stanie pochłonąć więcej energii do przeprowadzenia fotosyntezy bez obawy o "przegrzanie" od nadmiaru padającego światła.

Szczegóły odkrycia opublikowano w czasopiśmie Science.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No dobra: zeaksantyna, CP, a gdzie się potem podziewa ten elektron i energia jego?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przede wszystkim elektron ten nie zostanie zamieniony na energię wiązań w ATP, który jest idealnym nośnikiem energii w komórce. Już samo to w pewien sposób jest korzystne dla komórki w sytuacji, gdy jej podaż jest zbyt duża

Share this post


Link to post
Share on other sites

A tego, w co się zmienia, to właśnie nie mogę na podstawie artykułu dojść. czy w ciepło odpadowe, wydalane potem np.z transpiracją, czy może jest wykorzystywany jakoś? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

To niestety nie zostało opisane dokładnie nawet w artykule źródłowym, choć sam grzebałem w poszukiwaniu odpowiedzi ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA zaprezentowała właśnie pierwsze wyniki badań przeprowadzonych przez Parker Solar Probe, najszybszy pojazd skonstruowany przez człowieka, który leci „dotknąć” Słońca. Zebrane przez sondę informacje na temat działania Słońca pozwolą naukowcom udoskonalić modele dotyczące pogody kosmicznej oraz powstawania i ewolucji gwiazd. Będą one kluczowym elementem dla stworzenia systemów ochrony astronautów przed szkodliwym wpływem Słońca podczas długotrwałych misji, takich jak wyprawa załogowa na Marsa.
      Dzięi danym z PSP naukowcy mogli na łamach Nature opublikować cztery artykuły dotyczące naszej gwiazdy. Zdobyliśmy nowe informacje na temat procesu napędzającego wiatr słoneczny oraz interakcji wiatru z obrotem Słońca. Mamy pierwsze analizy pyłu z korony słonecznej, a sonda zarejestrowała tak niewielkie epizody przyspieszania cząstek, że są one niewykrywalne z Ziemi.
      Przypomnijmy, że już 78 dni po starcie, który nastąpił 12 sierpnia 2018 roku, PSP stała się najbliższym Słońcu obiektem wysłanym przez człowieka. Niedługo potem zyskała też miano najszybszego obiektu. Parker Solar Probe ciągle przyspiesza i wciąż zbliża się do Słońca. W końcu osiągnie prędkość niemal 700 000 km/h, a jej najmniejsza odległość od gwiazdy wyniesie około 6,5 miliona kilometrów.
      Dotychczas sonda dwukrotnie obiegła Słońce. Ostatni raz w peryhelium, czyli najbliższym Słońcu punkcie swojej orbity, była 1 września, gdy zbliżyła się do gwiazdy na odległość około 24 milionów kilometrów, pędząc z prędkością około 350 000 km/h. Za trzy tygodnie, 26 grudnia, PSP dokona drugiego przelotu w pobliżu Wenus, a 4. peryhelium osiągnie 29 stycznia przyszłego roku. Później w lutym nastąpi 5. peryhelium, po czym po raz trzeci PSP będzie korzystała z asysty grawitacyjnej Wenus. We wrześniu znowu znajdzie się w peryhelium.
      Wśród nowych informacji, jakie już dostarczyła sonda, są dane dotyczące zachowania wiatru słonecznego. W pobliżu Ziemi mamy do czynienia z jego niemal równomiernym przepływem. Jak się jednak okazuje, w pobliżu Słońca jest to przepływ bardzo dynamiczny o wysoce określonej strukturze. Przypomina to nieco przepływ rzeki w miejscu, w którym wpada do morza. Naukowcy co po raz pierwszy mają okazję badać wiatr słoneczny z perspektywy korony gwiazdy.
      Uwagę naukowców szczególnie przykuły zmiany kierunku pola magnetycznego. Są one powszechne wewnątrz orbity Merkurego i trwają od kilku sekund do kilkunastu minut. Zmiany takie nie występują jednak w większej odległości od gwiazdy, zatem zauważyła je dopiero PSP. Mogą być one wskazówką, co podgrzewa i napędza wiatr słoneczny.
      W osobny artykule opisano pomiary wykonane przez instrument Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP). Naukowcy byli zaskoczeni tym, w jaki sposób ruch obrotowy gwiazdy wpływa na wiatr słoneczny. W pobliżu Ziemi przepływa on po liniach prostych, wydobywając się ze Słońca we wszystkich kierunkach. Jednak, jako że Słońce obraca się, naukowcy spodziewali się, że wiatr jest dodatkowo napędzany w kierunku ruchu obrotowego gwiazdy.
      Po raz pierwszy zjawisko to zanotowano, gdy Parker Solar Probe znalazła się w odległości około 32 milionów kilometrów od Słońca. Jednak zakres tego bocznego ruchu wiatru był znacznie większy, niż się spodziewano. Co interesujące, również szybciej niż się spodziewano trajektoria wiatru prostowała się, przez co na większych odległościach opisywany efekt staje się niewidoczny. Zrozumienie tego zjawiska będzie kluczowym dla zrozumienia spowalniającego ruchu obrotowego Słońca, a ma to znaczenie dla cyklu życiowego naszej i innych gwiazd oraz tworzenia się dysków protoplanetarnych.
      PSP zaobserwowała też pierwsze oznaki wskazujące na to, że w odległości około 11 milionów kilometrów od gwiazdy otaczający ją pył staje się coraz rzadszy. Przewidywano to od niemal wieku, jednak dopiero teraz jesteśmy w stanie zweryfikować tę teorię. Teraz dzięki instrumentowi Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR) wiemy, że zjawisko takie ma miejsce na dystansie około 6,5 miliona kilometrów. Pył jest podgrzewany przez gwiazdę i zamieniany w gaz. Naukowcy spodziewają się zatem, że w odległości obszar w odległości do 3,2 miliona, a może nawet do 4,8 miliona kilometrów od gwiazdy jest wolny od pyłu. Jeśli to prawda, to PSP powinna go zaobserwować podczas 6. peryhelium we wrześniu 2020 roku. Pył, który został odparowany w tej strefi stanowi część wiatru słonecznego.
      Kolejny z instrumentów badawczych, Integrated Science Investigation of the Sun (ISOIS) zmierzył zjawiska tak niewielkie, że zanikają one, gdy cząstki docierają do naszej planety. Zaobserwowano też rzadki rodzaj rozpadu cząstek, gdzie mamy szczególnie duży odsetek ciężkich pierwiastków. To ważne spostrzeżenie, gdyż wskazuje, że zjawiska takie są częstsze niż sądzono, ponadto mogą one pojawiać się nagle, wpływać na pogodę kosmiczną i stanowić zagrożenie dla astronautów.
      Słońce to jedyna gwiazda, którą może badać z tak niewielkiej odległości. Już te dane, którymi obecnie dysponujemy, rewolucjonizują rozumienie naszej gwiazdy i gwiazd we wszechświecie, mówi Nicola Fox, dyrektor Wydziału Fizyki Słońca w NASA.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzkość od kilkuset lat śledzi plamy na Słońcu i wie, że ich liczba zmienia się w 11-letnich cyklach. Dotychczas jednak brak dobrego wyjaśnienia tego fenomenu. Naukowcy z University of Washington opublikowali na łamach Physics of Plasmas artykuł, w którym proponują model ruchu plazmy, który ma wyjaśniać zarówno 11-letni cykl słoneczny ja i inne tajemnice naszej gwiazdy.
      Nasz model znacząco różni się od standardowego obrazu Słońca. Sądzę, że jesteśmy pierwszymi którzy są w stanie wyjaśnić naturę oraz źródło słonecznych zjawisk magnetycznych, czyli jak działa Słońce, mówi profesor Thomas Jarboe, główny autor artykułu.
      Model opiera się na doświadczeniach nabytych w czasie prac nad energią fuzyjną. Wynika z niego, że kluczem do zrozumienia Słońca jest cienka warstwa znajdująca się pod jego powierzchnią. To ona decyduje o plamach, przebiegunowaniu magnetycznym czy przepływie materii. Model ten porównano z danymi obserwacyjnymi i okazało się, że dobrze je on przewiduje. Dane obserwacyjne są kluczem do potwierdzenia słuszności naszego modelu funkcjonowania Słońca, mówi Jarboe.
      W tym nowym modelu mamy do czynienia z cienką warstwo przepływu plazmy i pola magnetycznego, innymi słowy z cienką warstwą swobodnie poruszających się elektronów, które z różną prędkością przemieszczają się w różnych częściach gwiazdy. Różnice w tempie przepływu wywołują zmiany pola magnetycznego, podobne do tych, które pojawiają się w niektórych eksperymentalnych reaktorach fuzyjnych.
      Co 11 lat wa warstwa staje się na tyle duża, że traci stabilność i Słońce się jej pozbywa, mówi Jarboe. Podczas tego procesu odsłonięta zostaje niżej położona warstwa plazmy, która porusza się w przeciwnym kierunku i ma odwrócone pole magnetyczne. Gdy obie półkule Słońca poruszają się z tą samą prędkością, pojawia się więcej plam. Gdy prędkości są różne, plam jest mniej. To właśnie różnica w prędkościach wywołała Minimum Maundera, stwierdza uczony.
      Gdy dwie półkule obracają się z różną prędkością, wówczas w pobliżu równika zaczątki plam nie pasują do siebie i nie dochodzi do ich powstawania, mówi Jarboe. Dotychczas naukowcy sądzili, że plamy słoneczne powstają na głębokości 30% średnicy Słońca, przypomina uczony. Tymczasem z nowego modelu wynika, że są one „superziarnami” powstającymi na głębokości 150–450 kilometrów. Plama słoneczna to coś zadziwiającego.Pojawia się nagle i znikąd.
      Podczas swoich badań nad reaktorami Jarboe i jego koledzy skupiali się na sferomaku, typie reaktora, który generuje plazmę w kuli. Tam plazma samodzielnie się organizuje w różnorodne wzorce. Gdy naukowcy porównali zachodzące w niej zjawiska z tym, co wiadomo o Słońcu, zauważyli podobieństwa.
      Jarboe twierdzi, że nowy model wyjaśnia przepływ materii wewnątrz Słońca, zmiany pola magnetycznego prowadzące do powstawania plam oraz całą strukturę magnetyczną naszej gwiazdy. Mam nadzieję, że naukowcy spojrzą na swoje dane z nowej perspektywy, a ci, którzy całe życie poświęcili zbieraniu danych otrzymają do ręki nowe narzędzie, pozwalające lepiej to wszystko zrozumieć, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Królewskie Ogrody Botaniczne w Kew i Uniwersytet w Sztokholmie przeprowadziły badania dotyczące gatunków roślin, które wyginęły w ciągu ostatnich 250 lat. Okazało się, że w stanie dzikim wyginęło 571 gatunków. To dwukrotnie więcej niż w tym samym czasie wyginęło łącznie ptaków, ssaków i płazów. Eksperci zauważyli też, że tempo zanikania gatunków roślin jest nawet 500-krotnie szybsze niż naturalne ewolucyjne tempo znikania gatunków.
      Podczas unikatowych, pierwszych w historii badań tego typu skompilowano bazę gatunków roślin, jakie wyginęły w ciągu zaledwie ćwierci tysiąclecia. Naukowcy alarmują, że światowy ekosystem zubożał o 571 gatunków roślin. Co więcej, okazało się, że współczesna nauka nie miała pojęcia, iż tyle roślin zniknęło. Okazało się to dopiero po tym, jak Rafael Govaertes z Kew przejrzał wszystkie publikacje naukowe dotyczące wyginięcia roślin w ciągu ostatnich 30 lat i na tej podstawie stwierdził, że gatunków, które zniknęły, jest czterokrotnie więcej niż dotychczas sądzono.
      Zanikanie gatunków roślin jest znacznie mniej nagłaśniane niż znikanie zwierząt. Większość ludzi potrafi wymienić gatunek ssaka czy ptaka, który wyginął w ostatnich wiekach. Niewiele jednak jest w stanie wymienić roślinę. Nasze studium to pierwszy przegląd wszystkich gatunków roślin, które wyginęły, skąd wyginęły i jak szybko się to stało, mówi profesor Aelys M. Humphreys z Uniwersytetu w Sztokholmie.
      Jak dowiadujemy się z obecnych badań, gatunki roślin zanikają obecnie 500-krotnie szybciej niż zanikały zanim pojawił się człowiek.
      Naukowcy odkryli, że najszybciej giną gatunki na wyspach, w tropikach oraz na niektórych obszarach basenu Morza Śródziemnego. Stwierdzono też, że najbardziej na wyginięcie narażone są drzewa i krzewy o małym zasięgu geograficznym.
      Rośliny stanowią podstawę całego życia na Ziemi. Dostarczają nam tlen do oddychania i pożywienie. Są szkieletem światowych ekosystemów. Zanikanie roślin to zła wiadomość dla wszystkich gatunków. Dzięki tym badaniom będziemy w stanie lepiej przewidywać przyszłe zagrożenie dla konkretnych gatunków i będziemy mogli próbować im zapobiec. Dotyczy to również innych organizmów. Miliony gatunków zależą od roślin. Zależy też od nich los człowieka, zatem jeśli dowiemy się, które rośliny mogą wyginąć w następnej kolejności, będziemy mogli wdrożyć odpowiednie programy ochrony, dodaje doktor Eimear Nic Lughadha z Kew.
      Jedną z roślin, która już nie występuje na Ziemi jest chilijskie drzewo sandałowe (Santalum fernandezianum). Gatunek ten rósł na archipelagu Juan Fernandez. Od około roku 1624 był masowo wycinany, by pozyskać pachnące drewno. Do końca XIX wieku z wysp zniknęła większość tych drzew. Ostatnie chilijskie drzewo sandałowe sfotografowano 28 sierpnia 1908 roku na wyspie Robinson Crusoe. Od tego czasu nikt nie widział chilijskiego drzewa sandałowego.
      Inną zniszczoną przez człowieka rośliną jest Thismia americana. Ten niezwykły organizm został odkryty na mokradła w pobliżu Chicago. Nie posiadał on liści, a nad ziemią widoczne były tylko kwiaty. Gatunek odkryto w 1912 roku, a już pięć lat później został całkowicie zniszczony.
      Z kolei na Wyspie Świętej Heleny odkryto w 1805 roku rodzimy gatunek oliwki, Nesiota elliptica. Mimo, że ludzie zniszczyli większość roślinności na wyspie, to ostatnie stare drzewo oliwne przetrwało tam do 1994 roku. Naukowcom z Kew udało się pobrać jego szczepki zanim uschło. Był to jednocześnie jedyny przedstawiciel rodzaju Nesiota, zatem od 2003 roku rodzaj ten nie występuje na Ziemi w stanie dzikim.
      Są jednak i pozytywne wieści z powyższych badań. Okazało się bowiem, że 430 gatunków, które niegdyś uważano za wymarłe, zostało ponownie odkrytych. Najczęściej jednak oznacza to, że znaleziono kilka ostatnich osobników, a 90% nowo odkrytych gatunków jest na skraju wyginięcia.
      Takim ponownie odkrytym gatunkiem jest krokus chilijski, Tecophilaea cyanocrocus. To endemiczny gatunek występujący na wzgórzach otaczających stolicę kraju, Santiago. W czasach wiktoriańskich był bardzo popularny. Masowo wykopywano więc te rośliny i trafiały one do brytyjskich ogrodów. W latach 50. uznano, że z powodu nadmiernej eksploatacji i wyjadania przez zwierzęta hodowlane krokus wyginął. Jednak w 2001 roku, po wieloletnich poszukiwaniach, udało się go odnaleźć. Ostatnim miejscem jego występowania w stanie naturalnym jest prywatny teren na południe od Santiago. Obecnie niewielka populacja jest chroniona przed zwierzętami hodowlanymi, a gatunek, uznano z krytycznie zagrożony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Parker Solar Probe, sonda która leci, by dotknąć Słońca, zakończyła drugie okrążenie wokół naszej gwiazdy. Przed 4 dniami PSP przeleciała w odległości 24 milionów kilometrów od powierzchni gwiazdy i poruszała się w tym czasie z prędkością 343 000 km/h. Już w tej chwili sonda jest najbliższym Słońca i najszybciej poruszającym się obiektem wykonanym ludzką ręką. A to nie koniec jej osiągnięć. W 2024 roku Parker Solar Probe wleci w atmosferę Słońca i znajdzie się w odległości zaledwie 6 milionów kilometrów od jego powierzchni. Będzie się wówczas poruszała z prędkością 700 000 km/h.
      Nad misją czuwa zespół z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Podczas peryhelium sond była na bieżąco monitorowana przez 4 godziny. Łączność z niż zapewnia Deep Space Network. Urządzenie wysłało informację, że wszystko jest w porządku, a badania naukowe prowadzone są zgodnie z planem.
      Sonda działa jak należy. Wspaniale było móc ją śledzić podczas całego peryhelium. W ciągu najbliższych tygodni otrzymamy dane zebrane podczas tego zbliżenia. Naukowcy będą je analizowali, by poznać kolejne tajemnica Słońca i jego korony, mówi Nickalaus Pinkine odpowiedzialny za nadzorowanie misji.
      PSP rozpoczęła spotkanie ze Słońcem 30 marca i potrwa ono do 10 kwietnia. Termin „spotkanie ze Słońcem” określa sytuację, gdy sonda znajduje się w odległości mniejszej niż 0,25 jednostek astronomicznych od naszej gwiazdy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania podjęte przez naukowców z Northumbria University wskazują na istnienie nieznanej dotychczas stałej podstawowej Słońca. W artykule, który został opublikowany w Nature Astronomy, czytamy, że fale magnetyczne naszej gwiazdy zachowują się inaczej niż dotychczas sądzono.
      Po przeanalizowaniu danych z okresu 10 lat naukowcy doszli do wniosku, że fale magnetyczne w koronie Słońca reagują na dźwięk wydobywający się z wnętrza gwiazdy.
      Fale te, zwane falami Alfvena, odgrywają kluczową rolę w transporcie energii wokół Słońca i w Układzie Słonecznym. Dotychczas sądzono, że ich źródłem jest powierzchnia gwiazdy. Teraz okazuje się, że fale te są wzbudzone w wyższych partiach atmosfery Słońca przez fale dźwiękowe z jego wnętrza.
      Brytyjscy naukowcy odkryli, że fale dźwiękowe pozostawiają w falach magnetycznych unikatowy ślad. Cała korona słoneczna, reagując na wspomniane fale dźwiękowe, wibruje w określonych częstotliwościach.
      Nowo odkryte zjawisko występowało stale przez cały badany 10-letni okres, co wskazuje, że mamy do czynienia z fundamentalną stałą Słońca i prawdopodobnie innych gwiazd. Odkrycie to będzie miało olbrzymie znaczenie dla naszego rozumienia transportu energii w atmosferze Słońca.
      Odkrycie tak specyficznego śladu, który potencjalnie może być nową stałą Słońca, jest niezwykle ekscytujące. Wcześniej sądziliśmy, że fale magnetyczne są wzbudzane przez wodór na powierzchni gwiazdy, a teraz wiemy, że są wzbudzane przez fale dźwiękowe. Być może powstanie nowy sposób na badanie i klasyfikowanie gwiazd pod kątem tej unikatowej sygnatury. Skoro wiemy, że ona istnieje, możemy poszukać jej w innych gwiazdach, mówi główny autor badań, doktor Richard Morton.
      Korona Słońca jest ponad 100-krotnie cieplejsza niż jego powierzchnia, a odpowiada za to energia z fal Alfvena, która podgrzewa koronę do temperatury około miliona stopni. Fale Alfvena są też odpowiedzialne za podgrzewanie i przyspieszanie wiatru słonecznego.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...