විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

ලොව කුඩාම ඇන්ටෙනාවලින් සූර්යාලෝකය හසුකර ගැනීම : ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණය

සෑම පත‍්‍රයකම, තණ කොළයකම මෙන්ම ඇල්ගී සෛලයක්ම ඇතුළත ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණ ඇන්ටෙනා සංකීර්ණ නමින් (photosynthetic antenna complexes) හඳුන්වනු ලබන ප්‍රෝටීන හා ඉතා කුඩා වර්ණක පොකුරු හිරු රැස් හසු කර ගනියි. බිලියන ගණනින් ඇති මේවා තමයි ශක්තිය එක් රැස් කිරීම සඳහා ලොව ඇති වඩාත්ම කාර්යක්ෂම පද්ධති.

ඇන්ටෙනා සංකීර්ණ පිළිබඳ අපේ අවබෝධය,  ශාක පත‍්‍ර අනුකරණය කරමින් සූර්යාලේකය විදුලිබලයට හෝ ඉන්ධන බවට පරිවර්තනය කරන කෘතීම පද්ධති වැඩි දියුණු කිරීම පිණිස විද්‍යාඥයන්ට උදව් විය හැකිය. තවද, ශාකවල, ඇල්ගී හා ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් තුළ ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණ කි‍්‍රයාදාමය වඩා කාර්යක්ෂම කිරීමට එය මඟ පෑදිය හැකිය. ජෛව ඉන්ධනවල  (biofuels ) මිල අධික බව අඩුකිරීම හා නිෂ්පාදනය පහසුකිරීමේ හැකියාව ඇතිකරමින් මෙකී ජීවීන්ගේ අස්වනු ඉහළ දැමීමටද මේ තාක්ෂණයට හැකිවේ.

ප‍්‍රභා සංස්ලේෂණය ගැන අපේ අවබෝධය පුළුල් කරනු වස් ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ විද්‍යා කාර්යාලය(Department of Energy’s Office of Science), ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණ ඇන්ටෙනා පර්යේෂණ මධ්‍යෂ්ථානයේ පර්යේෂණ සඳහා ආධාර සපයයි.  ඇන්ටෙනා සංකීර්ණ ඒවායේ අංගෝපාංග සංවිධානය කර ගනිමින් හානි සිදුවීමෙන් ආරක්ෂා වන්නේ කෙසේ දැයි මධ්‍යස්ථානයේ පර්යේෂකයෝ අධ්‍යයනය කරති.

cropped-nanotechnology_book_cover1

පෝටෝනයේ (photon) සිට ප‍්‍රභා රසායන විද්‍යාව දක්වා

ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණ සියල්ලම ඇරඹෙන්නේ එක් තනි පියවරකිනි : ආළෝකයේ පෝටෝනයක්, වර්ණනයක(a pigment) ගැටෙයි. වර්ණකය (ශාක හා ඇල්ගීවල නම් ක්ලෝරොපිල් සහ ඇතැම් සමහරක් බැක්ටීරියාවල බැක්ටීරියෝ ක්ලෝරෝපිල් (bacteriochlorophyll) ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මුදාහැරීමෙන් ප්‍රෝටෝනයට ප‍්‍රතිචාර දක්වයි.  එම ඉලෙක්ට්‍රෝනය ඊළඟට ප‍්‍රතිචාර මධ්‍යස්ථානයට යැවේ. එහිදී එය අවසානයේ ශාක සෛලය බලගන්වන නිෂ්පාදන ජනනය කරයි.

ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණ ඇන්ටෙනා සංකීර්ණයක් යනු ආලෝකයේ ශක්තිය හසු කරගෙන පුනීලයක මෙන් යවන වර්ණක හා ප්‍රෝටීන එකතුවකි. ඇන්ටෙනා සංකීර්ණ ගත් කළ ඒවායේ ප‍්‍රමාණය හා ව්‍යුහයන් අතින් පමණක් නොව විවිධ ජීවීන් අතර වෙනස්කම් දක්වන අන්දමේ වර්ණක වර්ගවල  පවා විවිධත්වයකින් යුක්තයි. ‘ඒවා පුදුමාකාර ලෙස එකිනෙකට වෙනස්. අප ඒවා අවබෝධ කර ගත් විට කෘති‍්‍රම පද්ධති සඳහා අනුප‍්‍රාණ වශයෙන් අපට ඒවා තෝරා බේරා ගන්න පුළුවනි’ යයි මධ්‍යස්ථානයේ අධ්‍යක්ෂ වොෂිංටන් සරසවියේ මහාචාර්ය රොබට් බ්ලැන්කන්ෂිප් පවසයි.

ඇන්ටෙනා සංකීර්ණයක් ඒකරාශී වන ආකාරය හැදෑරීම

හරිතාගාරයක ජනේල දරා සිටින ලෝහමය සැකිල්ලක් මෙන් ශාක හා ඇල්ගීවල ඇන්ටෙනා  සංකීර්ණ  සතුව ප්‍රෝටීනවලින් තැනූ පලංචි ඇත. වර්නක රඳවා තබාගන්නේ මේ පලංචියි. එමෙන්ම වර්ණක, එකිනෙක සමග මෙන්ම ප‍්‍රතිචාර මධ්‍යස්ථානය සමග ශක්තිය හුවමාරු කරගන්නා අන්දම ද  පාලනය කරයි. කෙසේ වෙතත්, හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියා ක්ලෝරෝසෝමවල මෙකී පලංචි නොමැත. ඒ වෙනුවට වර්ණක කැටි ලෙසට සංවිධානවෙයි. වර්ණක සිදුකරගන්නා මේ ස්වයං – සංවිධානය  ප්‍රෝටීන පලංචිවලට වඩා සරල එකක් වන හෙයින් විද්‍යාඥයන්ට ඒවා පිටපත් කිරීම පහසු විය හැකිය.

එසේ වුවද එක් එක් ක්ලෝරොසෝමයට සුවිශේෂී වූ ව්‍යුහයක් ඇති බැවින් ඒවා  අධ්‍යයනය කිරීම අසීරුය. මේ ගැටලූව විසඳනු වස් පර්යේෂකයන් පිරිසක් විපර්යාසයට භාජනය කළ හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියා  ස්වරූප වැඩිදියුණු කළහ. මෙසේ විකෘත කළ ස්වරූපවල වර්ණක ස්වාභාවික ඒවායේ දීට වඩා සමානුයෝගිව විසිරී තිබුණි. විද්‍යාඥයන්ට පෙනී ගියේ ක්ලෝරෝසෝමයක වර්ණක තැනුම් ඒකකවල කුඩා වෙනසක් බොහෝ වෙනස් ව්‍යුහයන්ට මග පෑදුණු බවයි. රසායන කාණ්ඩ  එකතු කිරීමෙන් හෝ ඉවත් කිරීමෙන්,  කැටි ලෙස එකට එක්වීමේ හැකියාවද ඇතුළුව වර්ණකවල ගුණාංග ‘සුසර’ කිරීමට පර්යේෂකයෝ සමත් වූහ. මෙම ශිල්ප ක‍්‍රම භාවිත කිරීමෙන්,  ආලෝකය නෙලා ගන්නා කෘතිම පද්ධති නිර්මාණය කිරීමට ඔවුනට හැකි වනු ඇත. ‘මේ ස්වාභාවික පද්ධතිය එකලස්වන අන්දම ගැන අප දැන් අණුක මට්ටමේදී අවබෝධ කරගන්න පටන් අරගෙන’ බ්ලැන්කන්ෂිප්  කියයි.

මිනිසුන් වන අප හිරු එළියෙන් ප‍්‍රවේශම් විය යුතු ආකාරයටම ශාක. ඇල්ගී සහ බැක්ටීරියා ද ආරක්ෂා විය යුතු වේ.  ප‍්‍රභා සංස්ලේෂක ජීවීන් වර්ධනය සඳහා ආළෝකය අවශ්‍ය වුවද ශක්තිය වුවමනාවට වැඩි වුවහොත් එම ජීවීන්ට හානි පැමිණේ. ක්ලෝරො ෆිල් වර්ණකයක්  සිරිත් ප‍්‍රකාරව ආළෝකය අවෂෝෂණය කළ විට ප‍්‍රතිචාර මධ්‍යස්ථානය වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මුදා හැරේ. එම අවස්ථාවේ ප‍්‍රතිචාර මධ්‍යස්ථානය ප‍්‍රභාසංස්ලේෂණයෙහි  යෙදෙමින්  කාර්ය බහුල නම් ඊට එම ඉලෙක්ට්‍රෝනය බාර ගත නොහැක. ඒ වෙනුවට, ඉලෙක්ට්‍රෝනය ඉවත් කිරීමට හැකියාව ඇනී ප්‍රෝටීන හා වර්ණක විශේෂ කට්ටලයකට වර්ණකය ශක්තිය පවරයි. පර්යේෂකයන් මේ කි‍්‍රයාදාමය මානව වටහා ගැනීමට උත්සුක වන්නේ හානිය අවම කරගනිමින් යොදා ගන්නා ආළෝකය උපරිම කර ගන්නා ශාක වර්ධනය කිරීමේ අරමුණෙනි. හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියාව මීට කදිම පිටුවහලක් සපයයි.

ශාකවලට ලබාගැනීමට හැකි පරිදි පසෙන් නයිට‍්‍රජන් තනන බැක්ටිරියා වෙනස් කිරීමට නව දැනුම විද්‍යාඥයන්ට උපකාරී වනු ඇත. මෙම බැක්ටිරියා ඔක්සිජන්වලට හොඳින් ඔරොත්තු නොදෙයි. එහෙයින් ඒවායේ ඔක්සිජන් ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව වර්ධනය කිරීමෙන් ආහාර හා ජීව ඉන්ධන භෝග අස්වනු ඉහළ දැමිය හැකිය.

untitled-01

හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියා හෙවත් Chlorobiaceae , ප‍්‍රභාසංස්ලේෂක ජීවි අතරේ වඩාත්ම සුවිශේෂී පවුල් අතරින් එකකි. මේ බැක්ටීරියා වර්ගය විල්, පොකුණු හා සාගරවල ගැඹුරේ අවසාදිතවල ජීවත් වන හෙයින් ආලෝකය ලැබෙන්නේ අඩුවෙනි. එවැනි පරිසරයකදී  ඒවා ඔක්සිජන්වලට කලාතුරකින් නිරාවරණය වන අතර ඔක්සිජන් නිපදවන්නේ නැත. එම අඩු පාඩු පිරිමසා ලන්නට ඊට එක්ව කි‍්‍රයා කරන අන්ටෙනා සංකීර්ණයන් දෙකක් ඇත.  ක්ලෝරොසෝම සහ Fenna-Matthews-Olson (FMO) සංකීර්ණය.

දැනට දන්නා හැටියට  ක්ලෝරෝසෝම,  පවතින විශාලතම සංකීර්ණයන්ය. ඇතැම් සමහර ඇන්ටෙනා සංකීර්ණ වර්ග සමන්විත වන්නේ වර්ණක දුසිම් කිහිපයක් පමණක් වුවද  ක්ලෝරෝසෝම සෑදී ඇත්තේ වර්ණක අණු 250,000 තරම් විශාල ප‍්‍රමාණයකිනි. මීට අමතරව, ශාක සහ ඇල්ගීවල සිය සමානයන්ට වඩා බොහෝ වේගයෙන් චලනය වෙයි.

‘ක්ලොරසෝම කියන්නේ බාගදා ස්වභාව ධර්මයේ  වඩාත්ම ආකර්ශනීය ආලෝකය නෙලන ඇන්ටෙනායි’  New Journal of Chemistry හී පළවූ වාර්තාවක සඳහන් වෙයි.

 

US Department of Energy’s  Office of Science වෙබ් අඩවියෙහී පළවූ Photosynthesis: Gathering Sunshine with the World’s Smallest Antennas ලිපිය ඇසුරෙනි

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: