Czy bakterie można by wykorzystywać w ogniwach słonecznych? :: Artykuly / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Badania rzucają światło na sposób działania naturalnych komórek zabijających

W historycznym głosowaniu komisji PE ds. energii eurodeputowani dają zielone światło negocjacjom w sprawie efektywności energetycznej

Wyniki nowych badań rzucają światło na dynamikę epidemii grypy

Wyniki nowych badań rzucają światło na rolę układu immunologicznego w chorobie Alzheimera

Badania rzucają światło na postrzeganie przez mózg spadających przedmiotów

Badania rzucają więcej światła na mechanizmy wykrywania substancji odżywczych przez rośliny

Odkrycie nowych właściwości siarkowych bakterii zielonych może okazać się przydatne w opracowywaniu nowej generacji ogniw słonecznych. Chlorosomy, największy i najefektywniejszy zespół antenowy zbierający światło w naturze, mieszczą do ćwierć miliona molekuł chlorofilu w tego rodzaju bakteriach. Międzynarodowy zespół naukowców przekonuje na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), że strukturę tych molekuł można wykorzystać do opracowania nowych sposobów wytwarzania energii.

Chlorosomy są zbudowane z setek tysięcy samołączących się bakteriochlorofili (BChl). Debata na temat budowy chlorosomów toczy się od dziesiątek lat, lecz ich ogromny potencjał, który pozwoliłby dać lepszy wgląd w proces wytwarzania energii, nadal pozostaje tuż poza naszym zasięgiem.

Choć mechanizmy kompleksu antenowego zbierającego światło u niektórych organizmów przetwarzających światło słoneczne na energię chemiczną (np. rośliny i glony) zostały dosyć dobrze poznane, zrozumienie chlorosomów okazało się być większym wyzwaniem. Są niejednorodne pod względem składu molekularnego, co uniemożliwia wykorzystanie krystalografii rentgenowskiej do rozwikłania ich zagadki. Co więcej, informacje zebrane za pomocą technik biochemicznych i mikroskopowych przynosiły dotychczas sprzeczne wyniki.

"Ponieważ [chlorosomy] tworzą bardzo duże i niejednorodne pod względem budowy organelle, były jedynym fotosyntetycznym kompleksem antenowym, o budowie którego brak było jakichkolwiek szczegółowych informacji" - czytamy w raporcie z badań. "W przyjętym przez nas podejściu, określiliśmy budowę członka należącego do klasy chlorosomu i porównaliśmy ją z typem dzikim (WT), aby dowiedzieć się, w jaki sposób tworzy się biologiczna funkcja zbierania światła w chlorosomie."

Naukowcy wykorzystali techniki genetyczne oraz dwie zaawansowane techniki bio-obrazowania: mikroskopię krio-elektronową i NMR (nuklearny rezonans magnetyczny) w stałym stanie skupienia. Odkryli , że chlorosom jest zbudowany z połączonych koncentrycznych nanorurek, które tworzą solidny szkielet dla anten wytwarzających światło.

Jak czytamy w artykule: "Skuteczne i ultraszybkie zbieranie światła opiera się na spiralnej ścieżce delokalizacji ekscytonu". Inaczej mówiąc, superszybka migracja energii do białek w błonie komórkowej odbywa się przez spirale utworzone z molekuł chlorofilu, które doprowadzają do konwersji chemicznej.

Koordynator badań, profesor Huub de Groot z Uniwersytetu Leiden w Holandii, sugeruje, że nowe odkrycia mogłyby zostać wykorzystane do opracowania podobnych struktur w "sztucznych liściach", tj. ogniwach słonecznych przetwarzających energię słoneczną na paliwa.

Co zaś tyczy się urządzeń przetwarzających energię słoneczną, chlorosomy są ciekawym modelem do naśladowania z uwagi na swój prosty skład i zdolność prawidłowego funkcjonowania nawet w warunkach słabego naświetlenia (bakterie zielone żyją w warunkach wyjątkowo niskiego natężenia światła). Jeden z procesów natury, rozpracowany teraz przez naukowców, może otworzyć nowe drogi do prób wykorzystania materiałów nanostrukturalnych w przetwarzaniu energii słonecznej na paliwo.

Źródło: CORDIS

Więcej informacji:

Uniwersytet Leiden:
http://www.leidenuniv.nl/

PNAS:
http://www.pnas.org/

Źródło danych: Uniwersytet Leiden; Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
Referencje dokumentu: Ganapathy, Swapna, et al. (2009) Alternating syn-anti bacteriochlorophylls form concentric helical nanotubes in chlorosomes. PNAS (w druku). Publikacja internetowa z dnia 12 maja; DOI:10.1073/pnas.0903534106.

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) czasopismo naukowe United States National Academy of Sciences publikujące głównie prace biomedyczne, rzadziej z zakresu fizyki, matematyki i nauk społecznych. Wydanie drukowane jest tygodnikiem. Wersja internetowa PNAS-u codziennie zawiera nowe artykuły. Pierwsze wydanie ukazało się w 1915 r. pełny tekst

Bakterie beztlenowe są to bakterie, które mogą przeprowadzać reakcje metaboliczne z wydzieleniem energii jedynie w warunkach braku tlenu. Niektóre beztlenowce bezwzględne giną nawet przy bardzo niskim stężeniach tlenu. pełny tekst

Bakterie beztlenowe są to bakterie, które mogą przeprowadzać reakcje metaboliczne z wydzieleniem energii jedynie w warunkach braku tlenu. Niektóre beztlenowce bezwzględne giną nawet przy bardzo niskich stężeniach tlenu. pełny tekst

Bakterie gnilne, bakterie dysponujące zespołem enzymów umożliwiających im rozkład białek, a więc wywołujące proces gnicia. Bakterie gnilne żyją zazwyczaj w warunkach beztlenowych; mają duży udział m.in. w rozkładzie mięsa. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".