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‘鸭脖娱乐app下载安装’解构“黑暗中的捕光者”

本文摘要:在海平面以下 1500 米处和海床上的黑色烟囱周围解构“黑暗中的捕光者”,一种古老的光合细菌存在。破解光合生物进化机制能否成为突破口?洪恒飞、柯以能、吴亚兰、记者姜云 光合生物是自然界中最高效的太阳能固定“机器”。 平均而言,光合生物光合作用吸收的太阳能大约是人类每年所需能量的10倍。光合作用被称为地球上最重要的化学反应,对包括人类在内的地球生物的生存和繁殖有着极其重要的影响。科学家们希望回到源头,探索早期地球环境中光合生物吸收和转化太阳能的奥秘。

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在海平面以下 1500 米处和海床上的黑色烟囱周围解构“黑暗中的捕光者”,一种古老的光合细菌存在。破解光合生物进化机制能否成为突破口?洪恒飞、柯以能、吴亚兰、记者姜云 光合生物是自然界中最高效的太阳能固定“机器”。

平均而言,光合生物光合作用吸收的太阳能大约是人类每年所需能量的10倍。光合作用被称为地球上最重要的化学反应,对包括人类在内的地球生物的生存和繁殖有着极其重要的影响。科学家们希望回到源头,探索早期地球环境中光合生物吸收和转化太阳能的奥秘。

然而,今天的地球与数十亿年前的环境大不相同,如何找到合适的。研究对象成为本研究的首要问题。11月20日,浙江大学医学院良渚实验室与中科院植物所研究团队联合发表科研成果,在全球率先解析了一种古老的光合细菌——光合细菌。

绿色硫细菌结构的反应中心空间。该研究刷新了人类对远古生物光合作用机制的认识,对理解光合作用反应中心的演化具有重要的启示意义。在有氧条件下不稳定,难以揭示绿硫细菌的古老特征。根据生物进化的优胜劣汰的原则,是可以逆转的。

一般来说,生物进化越完美,越年轻,越不完美,越古老。光合细菌是。地球上种类最多、数量最多的光合生物。

已报道的光合细菌包括紫硫细菌、变形菌、蓝细菌、日光杆菌、绿硫细菌、酸性细菌等,均已用于研究光合作用。“植物是真核生物,光合细菌是原核生物,两者的光合作用机制有很大区别。植物的光合作用是在叶绿体中进行的,太阳能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气。”一位作者、浙江大学低温电子显微镜中心的博士后陈景华说,在光合细菌中,只有蓝细菌在光合作用过程中产生氧气。

大多数光合细菌是厌氧生物,它们在光合作用过程中不产生氧气。记者了解到,绿色硫磺菌更被称为“黑暗中的捕光者”。有些为。

gn科学家发现墨西哥海岸附近有一种绿色硫细菌。它生活在太平洋1500米深处的海底烟囱周围。没有阳光。它们只能靠深海温泉微弱的热辐射生存。

古代光合反应中心是什么样的空间结构?它与现在绿色植物的光合反应中心有何不同?是什么让绿硫细菌能够在如此微弱的环境中进行光合作用?绿硫细菌与其他细菌的光合系统有哪些结构差异?陈景华说,虽然绿色硫细菌已经被发现了几十年,但科学家们对其内部光合作用系统的详细结构仍知之甚少。这也使它成为现有光合细菌群中唯一一种反应中心空间结构尚未解析的光合细菌。

这杯茶。决定开始对此进行研究。

“绿硫细菌也是一种厌氧菌,其反应中心复合体在有氧条件下极不稳定,低浓度的氧气会使其变性。早期对生物大分子结构的分析主要采用X射线晶体学。

这种方法需要更多的样品,对样品的纯度和均匀性有很高的要求。”该论文的通讯作者、浙江大学低温电镜中心张星教授表示,这些因素使得绿色硫细菌反应中心的结构分析发生了变化。

困难。接近早期地表环境的生活条件对研究生命进化具有重要意义。据介绍,在蓝藻和绿色植物等产氧光合生物中,这两种反应中心演化成两种不同分工的光系统。

劳动——可以使用光系统 II 光能分解水,产生质子和电子,并产生氧气;光系统I可以吸收太阳能,分离电荷,将电子转移到下游受体形成还原力,用于进一步固定二氧化碳和合成有机物。“此前,学术界推测绿色硫细菌的反应中心与绿色植物中的光系统I类似。但我们从结构上可以看出,虽然它与光系统I有相似之处,例如它们的蛋白质结构更多类似。

不过,绿硫细菌反应中心的色素数量明显少于光系统I,色素的空间排列也不同。”张星说道。

值得注意的是,研究小组发现绿硫细菌的反应中心色素排列与光系统II非常相似。他的“混沌状态”与两个光系统的结构特征表明,绿色硫细菌的反应中心可能代表了早期光合生物反应中心的古老特征。“早期的地球不含氧气,已知最早的生命记录出现在大约 42 天前。

亿万年前,他们只能在极端环境中生存。最早的光合作用系统诞生于大约 35 亿年前。此后,随着大约30亿年前的产氧光合生物蓝藻的出现,地球的含氧量急剧增加,生态环境发生了剧烈的变化。

”张星告诉记者,这为寒武纪生命的大爆发奠定了基础。”古菌长期进化推导,特别是光合作用的进化所体现的适应能力,对研究生命进化具有重要启示。杭星说道。

“因为光合细菌是原核生物,所以比其他真核光合生物进化得更早,可能保留了原有光合系统的一些结构特征。”陈景华解释说,绿硫细菌可以从硫化氢、胶体硫和硫代硫酸盐等物质中获取电子进行厌氧光合作用。这些生物的生存环境可能接近早期地球的地表环境。破译光合生物的进化机制需要深入研究,以获得更多的数据支持。

“团队优化了样本制备过程中获得足够的蛋白质样品,结合冷冻电镜技术,收集起来。�� 近万张样品颗粒的电子显微镜成像图片最终在全球首次解析了绿硫细菌反应中心的结构。

陈景华说。手风琴。据报道,绿硫细菌光合作用过程中的能量传递过程更为复杂。光能首先被一个巨大的外部捕光天线捕获,然后通过内部的捕光天线传输到位于细胞膜中的反应中心。

这激发了反应中心内的两个特殊叶绿素分子,并促进了它们的电荷分离。光能转化为电能电子后,电子最终会转移到一端的电子受体,产生还原力,用于去除二氧化碳等无机物 从绿硫细菌的细胞膜来看,反应中心的色素分子分为两层,两层叶绿素之间有一个“通道”。

在迄今为止分析过的光合生物的其他反应中心结构中,有一个分子。在过道中,可以作为桥梁,将能量从上层传递到下层,但绿硫菌缺少了这座桥,上下层传递能量就像一个空间。抛物线。”张星解释道。

. “这一发现更好地解释了为什么绿色硫细菌的内周捕光天线蛋白 FMO 与反应中心之间的能量转移效率相对较低。”陈景华介绍,从结构上还可以发现,绿色硫细菌的内周捕获光触角与反应中心色素分子之间的距离比较长,难以传递能量。科学界的普遍共识是,地球上最早的光合作用反应中心是由两种相同蛋白质组成的同源二聚体。

在进化过程中,两个中心蛋白逐渐从两个相同的转变而来。蛋白质。

成为两种不同的异二聚体蛋白质。“这次分析的绿色硫细菌反应中心正是这样一种由两种相同蛋白质组成的同源二聚体。”张星说,该团队的研究证明,绿硫细菌反应中心是唯一一个发现有两种类型的反应中心。

具有结构特征的分子填补了人类对光反应中心结构认知的空白。“研究不同光合生物的光合作用机制对现代农业的发展具有重要意义,例如绿色植物太阳能利用率的理论价值。

高达6%-8%,但目前实际大田作物的太阳能利用率还不到2%。”陈景华表示,希望通过更深入的研究,获得更多的支撑数据,破译和借鉴光合器官能量转换的进化机制。

sms从古至今,尽快实现在光敏器件仿生设计和植物光响应系统改造等方面的应用。浙江。大学医学院副院长柯跃海表示,古菌相关研究已经衍生出实际应用。

例如,核酸检测中PCR技术使用的DNA聚合酶是从极端环境中的耐热细菌中分离出来的。柯跃海补充说,人体的一部分有时会缺氧。例如,由于心脏缺氧和肿瘤缺氧,容易引起心肌梗塞和肿瘤细胞恶性肿瘤。

研究人员已经开发出利用细菌和藻类光合作用来治疗肿瘤。“黑科技”值得期待。编辑:张奥林。


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