ინფორმაცია

არის თუ არა წყლის გამყოფი ფერმენტი II ფოტოსისტემის კომპონენტი?

არის თუ არა წყლის გამყოფი ფერმენტი II ფოტოსისტემის კომპონენტი?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

შეუძლია თუ არა სომონს უპასუხოს ცოტა უცნაურ კითხვას, რომელიც არის სინათლის რეაქციაში. ფოტოსისტემა იყენებს ფერმენტს წყლის გასაყოფად წყალბადის იონებამდე, ელექტრონებსა და ჟანგბადამდე. მაგრამ არის ეს წყლის გამყოფი ფერმენტი ფოტოსისტემაში 2(PS II) ან მის გარეთ? Დიდი მადლობა


ცილის სახელი (სინამდვილეში, სამი ცილა), რომელსაც თქვენ გულისხმობთ არის ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი.

დიახ, ის Photosystem II-ის ნაწილია.

ლოდიშის მიხედვით (2002):

ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი PSII-ში აღადგენს P680-ს: გაყოფა ჰ2O, რომელიც უზრუნველყოფს ელექტრონებს P680-ის შემცირებისთვის+, კატალიზებულია სამი პროტეინის კომპლექსით, ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსით, რომელიც მდებარეობს თილაკოიდური მემბრანის სანათურ ზედაპირზე. ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი შეიცავს ოთხ მანგანუმის (Mn) იონს, ასევე შეკრულ Cl- და Ca2+ იონები (იხ. სურათი 16-44); ეს არის ერთ-ერთი იმ იშვიათ შემთხვევებს შორის, როდესაც Mn ასრულებს როლს ბიოლოგიურ სისტემაში.

თქვენ შეგიძლიათ იხილოთ კომპლექსი PSII-ის ამ დიაგრამაში, ასევე Lodish-დან:

სურათი 16-44: რეაქციის ცენტრში, ორი ინტეგრალური ცილა, D1 და D2, აკავშირებს სპეციალური წყვილის ქლოროფილებს (P680), ორ სხვა ქლოროფილს (Chl), ორ ფეოფიტინს (Pheo), ერთ Fe ატომს და ორ ქინონს (QA). და QB). ყველა მათგანი გამოიყენება ელექტრონის ტრანსპორტირებისთვის სინათლის შთანთქმის შემდეგ, ასოცირებული სინათლის მოსავლის კომპლექსით (იხ. სურათი 16-42). სამი გარეგანი ცილა (33, 23 და 17 kDa) მოიცავს ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსს; ისინი აკავშირებენ ოთხ Mn2+ იონებს და Ca2+ და Cl− იონებს, რომლებიც ფუნქციონირებენ H2O-ს გაყოფისას და ისინი ინარჩუნებენ გარემოს, რომელიც აუცილებელია O2-ის ევოლუციის მაღალი სიჩქარისთვის.

როგორც ხედავთ, ზემოთ მოცემულ სურათზე მწვანე ფერის ყველა ცილა PSII-ის ნაწილია. თუმცა, ვინაიდან ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი შედგება გარეგანი ცილებისგან, ის ადვილად შეიძლება გამოიყოს დანარჩენი PSII-ისგან:

Mn იონები სამ გარე ცილასთან ერთად შეიძლება ამოღებულ იქნეს რეაქციის ცენტრიდან კონცენტრირებული მარილების ხსნარებით დამუშავებით; ეს აუქმებს ო2 ფორმირება, მაგრამ არ მოქმედებს სინათლის შთანთქმაზე ან ელექტრონის ტრანსპორტირების საწყის ეტაპებზე.

წყარო:

  • Lodish, H. (2002). მოლეკულური უჯრედის ბიოლოგია. მე-4 გამოცემა. ნიუ-იორკი, ნიუ-იორკი: ფრიმენი.

მეც ახლახან ვსწავლობდი ფოტოსინთეზს :) რა მესმის PSII არის ფერმენტი, რომელიც ყოფს წყალს. ხდება წყლის გაყოფა in PSII. ამ შემთხვევაში, კიდევ რა შეიძლება გკითხოთ, სად არის ეს დიდი ფერმენტის ადგილი? ძირითადად PSII შედგება მრავალი ცილოვანი კომპლექსისა და პიგმენტისგან. ერთ-ერთი მათგანი, რომელიც ცნობილია როგორც ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი (შეგიძლიათ წაიკითხოთ მეტი აქ: https://www.google.co.in/?gfe_rd=cr&ei=3AgsWd2VMunn8AezuYqYAQ#q=oxygen+evolving+complex) არის საიტი PSII-ში, სადაც ხდება წყლის გაყოფა. ფოტოსინთეზის შესახებ ასევე შეგიძლიათ ისწავლოთ აქ (https://www.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants). იმედია დაეხმარა!


მიკერძოებული ფოტოელექტროქიმიური წყლის გაყოფა ფოტოსისტემა II-ით საღებავით მგრძნობიარე ფოტოანოდზე, რომელიც დაკავშირებულია ჰიდროგენაზასთან

ბუნებრივი ფოტოსინთეზი ინახავს მზის შუქს ქიმიურ ენერგიის მატარებლებში, მაგრამ ის არ განვითარებულა საწვავის ეფექტური სინთეზისთვის, როგორიცაა H.2. ნახევრად ხელოვნური ფოტოსინთეზი აერთიანებს ბუნებრივი ფოტოსინთეზის სიძლიერეს სინთეზურ ქიმიასთან და მასალების მეცნიერებასთან, რათა განავითაროს მოდელის სისტემები, რომლებიც გადალახავს ბუნების შეზღუდვებს, როგორიცაა დაბალი პროდუქტიულობის მეტაბოლური გზები და არაკომპლექტური სინათლის შთანთქმა I და II ფოტოსისტემების მიერ. აქ ჩვენ ვახსენებთ მიკერძოებულ ნახევრად ხელოვნურ ტანდემის პლატფორმას, რომელიც აერთებს ფოტოსისტემა II-ს ჰიდროგენაზას წყლის საერთო გაყოფისთვის. ეს ფოტოელექტროქიმიური უჯრედი აერთიანებს წითელი და ლურჯი სინათლის შთამნთქმელი ფოტოსისტემა II მწვანე შუქის შთამნთქმელ დიკეტოპიროლპიროლის საღებავებით მგრძნობიარე TiO-ს.2 ფოტოანოდი და ამგვარად ჩართულია დამატებითი პანქრომატული მზის სინათლის შთანთქმა. ეფექტური ელექტრონული კომუნიკაცია ფერმენტ-მასალის ინტერფეისზე შეიქმნა ოსმიუმის კომპლექსით მოდიფიცირებული რედოქს პოლიმერის გამოყენებით იერარქიულად სტრუქტურირებულ TiO-ზე.2. ეს სისტემა უზრუნველყოფს დიზაინის პროტოკოლს მიკერძოებული ნახევრად ხელოვნური Z სქემებისთვის in vitro და უზრუნველყოფს ბიოტიკური და აბიოტური კომპონენტების გაფართოებულ ხელსაწყოებს ფოტოსინთეზური გზების ხელახალი ინჟინერიისთვის.


წვდომის პარამეტრები

მიიღეთ სრული წვდომა ჟურნალზე 1 წლის განმავლობაში

ყველა ფასი არის წმინდა ფასები.
დღგ მოგვიანებით დაემატება ანგარიშსწორებისას.
გადასახადის გაანგარიშება საბოლოო იქნება გადახდისას.

მიიღეთ დროში შეზღუდული ან სრული სტატიის წვდომა ReadCube-ზე.

ყველა ფასი არის წმინდა ფასები.


ფოტოსისტემის II შეკრების, სტაბილურობისა და აღდგენის ფაქტორების იდენტიფიკაცია და როლები არაბიდოპსისში

Photosystem II (PSII) არის მრავალკომპონენტიანი პიგმენტ-ცილოვანი კომპლექსი, რომელიც პასუხისმგებელია წყლის გაყოფაზე, ჟანგბადის ევოლუციაზე და პლასტოკინონის შემცირებაზე. PSII-ის კომპონენტები შეიძლება დაიყოს ძირითად ცილებად, დაბალი მოლეკულური მასის პროტეინებად, ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსის (OEC) პროტეინებად და სინათლის მოსავლის კომპლექსის II პროტეინებად. ამ PSII ქვედანაყოფების გარდა, აღმოჩენილია 60-ზე მეტი დამხმარე ცილა, ფერმენტი ან თილაკოიდური ცილის ტრეფიკინგის/სამიზნე სისტემების კომპონენტები, რომლებიც პირდაპირ ან ირიბად მონაწილეობენ PSII-ის დე ნოვო შეკრებაში და/ან შეკეთებასა და ხელახლა აწყობის ციკლში. მაგალითად, აღმოჩნდა, რომ თილაკოიდი-პროტეინ-სამიზნე კომპლექსების კომპონენტები და ქლოროპლასტები-ვეზიკულა-სატრანსპორტო სისტემა PSII ქვედანაყოფებს აწვდიან თილაკოიდურ მემბრანებს. სხვადასხვა დამხმარე ცილები, როგორიცაა PsbP-ის მსგავსი (Psb ნიშნავს PSII) და სინათლის მოსავლის კომპლექსის მსგავსი ცილები, ატიპიური მოკლე ჯაჭვის დეჰიდროგენაზა/რედუქტაზას პროტეინები და ტეტრატრიკოპეპტიდის განმეორებითი პროტეინები, აღმოჩენილი იქნა დე ნოვო შეკრებისა და სტაბილურობისთვის. PSII და PSII-ის შეკეთების და ხელახლა შეკრების ციკლი. გარდა ამისა, აღმოაჩინეს ფერმენტების სერია მნიშვნელოვანი ფერმენტული საფეხურების კატალიზებისთვის, როგორიცაა D1 ცილის C-ტერმინალური დამუშავება, თიოლ/დისულფიდ-მოდულაცია, პეპტიდილპროლილის იზომერიზაცია, PSII ბირთვისა და ანტენის ცილების ფოსფორილირება და დეფოსფორილირება, და PS II ცილების დეგრადაცია. . ეს მიმოხილვა ფოკუსირებულია მიმდინარე ცოდნაზე სხვადასხვა ტიპის ცილების იდენტურობისა და მოლეკულური ფუნქციების შესახებ, რომლებიც გავლენას ახდენენ PSII-ის შეკრებაზე, სტაბილურობაზე და შეკეთებაზე მაღალ მცენარეში Arabidopsis thaliana.

საკვანძო სიტყვები: Arabidopsis thaliana Photosystem II ასამბლეა Photosystem II შეკეთება Photosystem II სტაბილურობის იდენტიფიკაცია და როლები.


შედეგები

Chl-ის დაგროვება და PSII კომპლექსების აწყობა დეეთიოლაციის დროს

თილაკოიდური მემბრანის ძირითადი Chl-შემაკავშირებელი ცილოვანი კომპლექსების შეკრების დროის დახასიათების მიზნით, ეტიოქლოროპლასტები იზოლირებული იქნა დეეთიოლაციის დროს და Chl-ის დაგროვება ( პლუს ) განისაზღვრა თანაბარი პლასტიდური რიცხვის საფუძველზე (ნახ. 1ა). დეეთიოლაციის პირველი 4 საათის განმავლობაში, Chl-ის დაგროვება ნელი იყო, მაგრამ 5 სთ-დან დაწყებული, Chl-ის შემცველობა სწრაფად გაიზარდა (ნახ. 1a, ჩასმა). LN-PAGE-ის გამოყენებით, ჩვენ გამოვიკვლიეთ ცვლილებები Chl-შემაკავშირებელ ცილოვან კომპლექსებს შორის, რომლებიც თან ახლავს Chl-ის შემცველობის ცვლილებებს დეეთიოლაციის პირველი 8 საათის განმავლობაში (ნახ. 1b). LN-PAGE დაყენებამ საშუალება მისცა ცილოვან ზოლებში Chl-ის შეკავშირების პირდაპირი განსაზღვრა ადგილობრივი გელების ფლუორესცენციული სკანირებით. გელში Chl-შემაკავშირებელი კომპლექსების პოზიცია განისაზღვრა გელბლოტით (დამხმარე ინფორმაცია სურ. S1), პროტეინის ქვედანაყოფის მასის სპექტრომეტრიული იდენტიფიკაციით გელის ზოლებში (მხარდამჭერი ინფორმაციის დანართი S2) და ცილის ქვედანაყოფების CyDye მარკირებით, გამოყოფილი 2D LN/SDS-ით. -გვერდი (ნახ. 2). ჩვენმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ ორივე ფოტოსისტემა (PSI და PSII) და Cyt 6 კომპლექსები აწყობილი იქნა უკვე Chl-ის ნელი დაგროვების ფაზაში (ნახ. 1a, ჩასმა). მიუხედავად იმისა, რომ დეეთიოლაციის 1 საათის შემდეგ, გელი ზოლებიდან Chl-ის ფლუორესცენციის ემისია დაბალი იყო, უკვე 2 საათის შემდეგ ფლუორესცენციის ემისია შეიძლება მიეკუთვნებოდეს PSII და PSI ცილოვან ქვედანაყოფებს შემცველ ზოლს. მოლეკულური წონის მიხედვით (ნახ. 1ბ), PSII კომპლექსები აწყობილი იყო მონომერულ მდგომარეობაში (PSII(1)). ძალიან დაბალი ფლუორესცენციის გამოსავალი ასევე დაფიქსირდა უფრო მაღალი მოლეკულური წონის ზოლიდან, რომელიც გამოვლენილია PSII დიმერის შემცველობით (PSII(2)) და PSI კომპლექსი, რომელიც შეიცავს LHCI-ს (PSI-LHCI) დეეთიოლაციის შემდგომ ეტაპებზე (ნახ. 1b, შესახვევი 2). PSII-ის შემცველი კიდევ უფრო მაღალი მოლეკულური წონის ზოლების შეკრება(2) და LHCII კომპლექსები პირველად დაფიქსირდა დეეთიოლაციის 4 საათის შემდეგ. PSII-ის ფლუორესცენციის ინტენსივობა(2)-LHCII სუპერკომპლექსები 4 სთ დეეთიოლაციის დროის წერტილში აშკარად კორელაციაშია სიგნალების მნიშვნელოვან გაძლიერებასთან, რომლებიც იდენტიფიცირებულია როგორც LHCII კომპლექსები მონომერულში (LHCII(1)) და ტრიმეტრული (LHCII(3)) ფორმები. საინტერესოა, რომ მასობრივი სპექტრომეტრიის იდენტიფიკაციამ არ გამოავლინა თავისუფალი LHCI ქვედანაყოფი LHCII-ის მოლეკულური წონის რეგიონში.(1) ზოლი, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჩვენი ხსნადიზაციის პროცედურის პირობებში, LHCI ქვედანაყოფები რჩებოდა აწყობილი PSI-ით. ამრიგად, PSI და PSII კომპლექსების აწყობა მნიშვნელოვნად წინ უსწრებდა (რამდენიმე საათით) PSI-LHCI და PSII აწყობას.(2)-LHCII სუპერკომპლექსები.

მიუხედავად ფლუორესცენციის ძალიან დაბალი ინტენსივობისა, რომელიც შეინიშნება 1 სთ დეეთიოლაციის დროის წერტილში (ნახ. 1ბ), ჩვენი 2D LN/SDS-PAGE მონაცემები (ნახ. 2) აჩვენებს, რომ ეს დიაპაზონი მოიცავს PSII-ს.(1), PSI და Cyt 6 დიმერი (Cyt 6(2)). 2D მიდგომაში (ნახ. 2), მემბრანის ცილები ორი თანმიმდევრული დეეთიოლაციის დროის წერტილიდან იყო მარკირებული სხვადასხვა CyDyes-ით, რათა განესაზღვრათ მშობლიური ზოლების პოზიცია ცილის კომპლექსისთვის დამახასიათებელი მემბრანა-ცილოვანი ქვედანაყოფების ჰორიზონტალური პოზიციის მიხედვით. აქ, PSI და PSII კომპლექსების შემცველი ზოლები აღმოჩნდა ნაწილობრივ გამოყოფილი სარეცხი საშუალებების გაზრდილი კონცენტრაციის საფუძველზე. 1 და 2 სთ დეეთიოლაციის დროის წერტილების პირდაპირი შედარება 2D გელში აჩვენა, რომ ცილის ქვედანაყოფების რაოდენობა მონომერულ PSI და PSII კომპლექსებში საგრძნობლად გაიზარდა დეეთიოლაციის პირველი 2 საათის განმავლობაში (ნახ. 2a, Cy5 ეტიკეტი , წითელი). ცილის მარკირების პირდაპირი შედარება 2 და 4 სთ დეეთიოლაციის დროის წერტილებში დამატებით ადასტურებს PSII-ის შეკრებას(2) და PSI-LHCI კომპლექსები დეეთიოლაციის 2-დან 4 საათამდე (ნახ. 2b, Cy5 ეტიკეტი, წითელი). LHCII კომპლექსების შეკრებისთვის, 2D-გელის მონაცემებმა (ნახ. 2a, b) გამოავლინა, რომ ფლუორესცენტური LN-PAGE ზოლი მინიჭებული იყო LHCII-ზე(3) (ნახ. 1b) არ იყო LHCII პროტეინი დეეთიოლაციის 3 სთ-მდე, მაგრამ შეიცავდა მსუბუქი მოსავლის მსგავს პროტეინს Lil3 პროტეინს. ფლუორესცენციის სიგნალის სიძლიერე Chl-დან, რომელიც დაკავშირებულია ცილოვან კომპლექსებთან, თანდათან იზრდებოდა მკაფიო ბუნებრივ ზოლებში დეეთიოლაციის 8 საათის განმავლობაში (ნახ. 1b). გარდა ამისა, ფლუორესცენციამ CyDye-ის მარკირებული პროტეინებიდან აჩვენა შერჩევითი ზრდა განსხვავებული ცილის ქვედანაყოფების მშობლიური ზოლებიდან (ნახ. 2). ეს მონაცემები მიუთითებს, რომ შეკრება მიმდინარეობს ცილოვანი ქვედანაყოფების მკაფიო რაოდენობის ეტაპობრივი დაგროვებით ცილოვან კომპლექსებში, რომლებიც გროვდება მშობლიურ ზოლებში.

კრება მნ4CaO5 PSII-ის კლასტერი დეეთიოლაციის დროს

მიუხედავად იმისა, რომ წინა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მონომერული PSII უკვე არსებობს დეეთიოლაციის შემდეგ 1 საათის შემდეგ, წინა მონაცემები არ აჩვენებს, შეუძლია თუ არა ამ არასრულწლოვან PSII-ს წყლის დაჟანგვა მოლეკულურ ჟანგბადამდე. ამის ერთ-ერთი წინაპირობა იქნება PSII(1) კომპლექსები შეიცავს წყლის ჟანგვის კატალიზატორს, ანუ Mn4CaO5 კასეტური. იმის გამო, რომ PSII-ის საერთო კონცენტრაცია ძალიან დაბალია დეეთიოლაციის ამ ადრეულ ეტაპებზე Mn-ის არსებობის შესამოწმებლად4CaO5 კლასტერი პირდაპირ, მაგალითად, S2-EPR-მრავალხაზოვანი სიგნალი, ჩვენ გამოვიყენეთ Mn-ის უნიკალური ტემპერატურის მგრძნობელობა4CaO5 კასეტური PSII-ში მისი ირიბად აღმოსაჩენად. ამისათვის ჩვენ ვაკვირდებოდით hexa-aquo Mn 2+ (Miller and Brudvig 1991) დამახასიათებელი EPR სიგნალის ზრდას ეტიოქლოროპლასტებში სითბოს დამუშავების საპასუხოდ (70 °C 10 წუთის განმავლობაში) ჩვეულებრივ არსებული ფონის დონეზე ზემოთ. თილაკოიდებში (ნაშ და სხვ. 1985 კოლმენი და სხვ. 1988 შეველა და სხვ. 2008). სურათი 3 (ჩასმა) გვიჩვენებს ტემპერატურით გამოწვეული სიგნალებს დეეთიოლაციის სხვადასხვა დროს [თერმული დამუშავების წინ თავისუფალი Mn 2+ იონების ფონური სიგნალებისთვის, იხილეთ დამხმარე ინფორმაცია ნახ. S2]. მიღებულმა ნორმალიზებულმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ შეკრული Mn არის 1 სთ ეთიოქლოროპლასტის პრეპარატების PSII კომპლექსებში (ნახ. 3). Mn-ზე დაფუძნებული წყლის გაყოფის ადგილების შემცველობა თითქმის იმავე დონეზე იყო დეეთიოლაციის პირველ 4 საათში, ხოლო დეეთიოლაციის 5 საათის შემდეგ, შეკრული Mn-ის რაოდენობამ დაიწყო ზრდა. ამრიგად, შეკრული Mn-ის დაგროვება დეეთიოლაციის დროს ძალიან ჰგავს Chl-ის ორფაზიან დაგროვებას 1-8 სთ ეტიოქლოროპლასტებში (ნახ. 1a).

დეეტიოლაციის დროს წყლის გაყოფის განვითარება

დასკვნამ, რომ ეტიოქლოროპლასტები შეიცავს შეკრულ Mn-ს (ნახ. 3) დეეთიოლაციის 1 საათის შემდეგ, ანუ PSII-LHCII კომპლექსების ინტენსიური Chl დაგროვებამდე და შეკრებამდე, გვაიძულებს შეგვემოწმებინა PSII-ის წყლის გაყოფის უნარი ამ დროს. და მოგვიანებით დეეთიოლაციის დროის მომენტებში.

პოლაროგრაფიული ო2 კვალი გაიზომა კლარკის ტიპის ელექტროდის გამოყენებით ხელოვნური ელექტრონის მიმღებების თანდასწრებით (Renger and Hanssum 2009). ეთიოქლოროპლასტებში, რომლებიც იზოლირებულ იქნა დეეთიოლაციის შემდეგ 5-8 საათის შემდეგ (ნახ. 4a), O-ს საწყისი შუქით გამოწვეული მატება.2 მოჰყვა მკაფიო კლება ო2- განვითარებადი სიმძლავრე განათებიდან რამდენიმე წამის შემდეგ. ამის საპირისპიროდ, ო2 Ctrl ქლოროპლასტებში გაზომილი ევოლუცია აჩვენებდა ხაზოვანი სიგნალის ზრდას (ნახ. 4a, ჩასმა). ო-ს დასადგენად2- განვითარებადი ტემპები, მხოლოდ საწყისი ზრდა O2 ამიტომ მხედველობაში მიიღეს ევოლუცია. გაზომილი მაჩვენებლები O2 ევოლუცია გამოიხატა პლასტიდური რიცხვის საფუძველზე და ნორმალიზებული იყო O-ს სიჩქარემდე2 ევოლუცია მიღებული Ctrl ქლოროპლასტებში. მონაცემებმა აჩვენა, რომ დეეთიოლაციის პირველი 4 საათის განმავლობაში არ იყო O2 ევოლუცია შეიძლება გამოირჩეოდეს ეტიოქლოროპლასტების სასიგნალო ფონისგან (ნახ. 4a). ქსელის პირველი გამოჩენა O2 ევოლუცია გამოვლინდა დეეთიოლაციის 5 საათის შემდეგ და შეესაბამებოდა . აქტივობის 3% იზომება Ctrl ქლოროპლასტებში. დეეთიოლაციის 8 საათის შემდეგ, O2- განვითარებადი საქმიანობა იყო . 10%, ხოლო 24 საათის შემდეგ მან მიაღწია Ctrl მნიშვნელობების თითქმის 50%-ს (ნახ. 4b). ეს შედეგები კარგად იყო დაკავშირებული PSII-ის გამოჩენასთან(2)-LHCII კომპლექსები და Chl-ის პროგრესული დაგროვების დასაწყისი ეტიოქლოროპლასტებში ზემოთ წარმოდგენილი (ნახ. 1a), რითაც ადასტურებს წინა მოხსენებებს (Plesnicar and Bendall 1973 Wellburn and Hampp 1979 Kyle and Zalik 1982 Burkey 1986 Krishna და სხვ. 1999 Radyuk and Homan 2002).

არის თუ არა კლარკის ტიპის ელექტროდის შედარებით დაბალი მგრძნობელობა მისი O-ს გარჩევის შეუძლებლობასთან ერთად2 მიღება და ო2 ევოლუციამ ხელი შეუშალა O-ის აღმოჩენას2 1-4 სთ-იან ეტიოქლოროპლასტებში აქტიური წყლის გამყოფი PSII კომპლექსების მცირე რაოდენობით წარმოება გამოკვლეული იყო მაღალმგრძნობიარე MIMS ტექნიკის გამოყენებით (შეველა და მესინჯერი 2013), რომელიც იძლევა გახსნილი გაზების ონლაინ გამოვლენის საშუალებას, მათ შორის O.2 იზოტოპოლოგები (სურ. 5). ექსპერიმენტები ჩატარდა PSII-სთვის (მასალები და მეთოდები) შესაბამისი ხელოვნური ელექტრონის მიმღებების თანდასწრებით 120 ციმციმის მატარებლის გამოყენებით, ვიდრე უწყვეტი განათება. ამ პარამეტრმა საშუალება მოგვცა თვალყური ადევნოთ ნათელი შუქით გამოწვეული O2 წარმოება ეტიოქლოროპლასტებში დეეთიოლაციის პირველი 4 საათის განმავლობაში (ნახ. 5a). თუმცა, ნორმალიზებული მონაცემები ცხადყოფს, რომ ო2 მოსავლიანობა ძალიან მცირეა დეეთიოლაციის დროის ამ მომენტებში (ნახ. 5b). ამრიგად, მაგალითად, 1 სთ ეტიოქლოროპლასტები წარმოქმნიან მხოლოდ

აქტივობის 0.2% გვხვდება Ctrl ქლოროპლასტებში. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ეს არ არის არტეფაქტი, ჩვენ შევადარეთ O2- განვითარებადი აქტივობა ეტიოქლოროპლასტებში 1 სთ NH-ით მკურნალობამდე და მის შემდეგ2OH - კარგად ცნობილი პროცედურა წყლის გაყოფის ინაქტივაციისთვის Mn-ის რედუქციური განადგურებით4CaO5 კლასტერი (Cheniae and Martin 1971). მიუხედავად იმისა, რომ შუქით გამოწვეული O2 ევოლუცია ნათლად ჩანს უცვლელი (დაუმუშავებელი) 1 სთ-იანი ეტიოქლოროპლასტებით მიღებულ შედეგებში (ნახ. 6, კვალი 1), გამოკვეთილი შუქით გამოწვეული O.2 მოხმარება ხდება NH-ით დამუშავებული ეტიოქლოროპლასტების შემთხვევაში2OH (ნახ. 6, კვალი 2). ეს ვარაუდობს, რომ სინათლის მიერ გამოწვეული O2 შეწოვა ზედმეტად არის განპირობებული შუქით გამოწვეულ O-ზე2 ევოლუცია, რითაც იწვევს O-ს გასხვლას2 სიგნალები ყველა შემოწმებული ნიმუშის პრეპარატებში. თუმცა, ამ საინტერესო დაკვირვების წარმოშობა ჯერ კიდევ შესასწავლია მომავალ კვლევებში. ასევე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ფლეშით გამოწვეული O-ის ნორმალიზებული მნიშვნელობები2 წარმოება, რომელიც იზომება MIMS-ით ეთიოქლოროპლასტებში დეეთიოლაციის შემდეგ 5, 6 და 8 საათის შემდეგ (ნახ. 5b) შეესაბამება კლარკის ტიპის ელექტროდის გამოყენებით უწყვეტი განათების პირობებში გაზომილ წარმოებას (ნახ. 4b).

ამრიგად, ჩვენი MIMS კვლევა იძლევა ნათელ მტკიცებულებას, რომ PSII-ის წყლის გაყოფის შესაძლებლობა არსებობს უკვე დეეთიოლაციის 1 საათის შემდეგ, ანუ LHCII-ის PSII-ზე მიმაგრებამდე საკმაოდ ადრე. საინტერესოა, რომ ეთიოქლოროპლასტებში წყლის გაყოფის ნელი ზრდა დაფიქსირდა დეეთიოლაციის პირველ 4 საათში, მიუხედავად PSII-თან დაკავშირებული Mn-ის თითქმის მუდმივი რაოდენობისა. ეს შეიძლება მიუთითებდეს, რომ თილაკოიდური მემბრანების მომწიფების კიდევ ერთი პროცესი არის O-ს სიჩქარის შეზღუდვა2 ადრეული PSII კომპლექსების წარმოება.

PSII-ის ბრუნვის ეფექტურობა დეეთიოლაციის დროს

PSII-ის ბრუნვის ეფექტურობის შესასწავლად დეეთიოლაციის დროის სხვადასხვა წერტილში, ჩვენ გავზომეთ FIOPs ბნელ ადაპტირებულ ეტიოქლოროპლასტებში Joliot-ის ტიპის ელექტროდის გამოყენებით (ნახ. 7). ეტიოქლოროპლასტების 2, 4, 8, 12 და 24 საათის შემდეგ მიღებული FIOPs შედარებული იყო Ctrl ქლოროპლასტებთან. ჩვენ ვერ შევძელით FIOP-ის გაზომვა ადრეულ დეეთიოლაციის დროს (ე.ი. 1 სთ ეტიოქლოროპლასტებში), რადგან არ არსებობს O2 ამ ნიმუშებში გამოსავლიანობა გამოირჩეოდა სიგნალის ფონიდან. FIOP-ების ვიზუალურმა გამოკვლევამ არ გამოავლინა განსხვავება ტიპიური პერიოდის ოთხი რხევის სიღრმეში (მაქსიმებით მესამე, მეშვიდე, მე-11 და მე-15 ციმციმებზე) Ctrl ქლოროპლასტებში (FIOP a) და ეტიოქლოროპლასტებში 4, 8 და 24 საათის შემდეგ. დეეთიოლაციის (FIOPs b, c და d, შესაბამისად), რაც მიუთითებს იმაზე, რომ PSII ბრუნვის ეფექტურობა ამ ნიმუშის პრეპარატებში ძალიან მსგავსია. ეს დაკვირვება დადასტურდა გამოტოვების თითქმის იდენტური მნიშვნელობებით (α)-პარამეტრები (. 11%), მიღებული ამ FIOP-ების რიცხვითი ანალიზიდან (მასალები და მეთოდები და დამხმარე ინფორმაცია ცხრილი S1). თუმცა, FIOP e, მიღებული ეტიოქლოროპლასტებში დეეთიოლაციის შემდეგ 2 საათის შემდეგ, მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა ადრე ნახსენები FIOP-ებისაგან (a–d): მან აჩვენა O-ს ბევრად უფრო სწრაფი დეფაზირება.2 რხევა, რომელიც აისახება მნიშვნელოვნად მაღალი სიდიდით α- ღირებულება (. 24%) (დამხმარე ინფორმაციის ცხრილი S1). ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ FIOPs-ის ყველა გაზომვა ჩატარდა PSII-ის ხელოვნური ელექტრონის მიმღებების არარსებობის შემთხვევაში და, შესაბამისად, დამოკიდებული იყო ეტიოქლოროპლასტის პრეპარატებში არსებული ბუნებრივი (შიდაგანი) ელექტრონის მიმღებების არსებობაზე.

შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ PSII სტრუქტურაში გარე ანტენის სისტემის ნაკლებობამ, მაგალითად, 2 სთ-იან ეტიოქლოროპლასტებში, შეიძლება გამოიწვიოს სინათლის შთანთქმის დაბალი ალბათობა P680-ით და ყოველი ციმციმი არ გამოიწვევს მუხტის განცალკევებას. შედეგად, იმოქმედებს OEC-ის S-სახელმწიფოზე გადასვლა და PSII-ის ბრუნვის ეფექტურობა. თუმცა, სატესტო ექსპერიმენტებში LHCII-დეფიციტური PSII ძირითადი კომპლექსებით Thermosynechococcus elongatus, ჩვენი ფლეშ ნათურის ფოტონის სიმკვრივე აღმოჩნდა საკმარისად მაღალი, რათა აღგზნდეს ყველა PSII ცენტრი, მაშინაც კი, როცა გარე ანტენა არ არის (დამხმარე ინფორმაცია სურ. S3).


გააუმჯობესეთ ფოტოსინთეზის შესრულება ფოტოსისტემის II-ზე დაფუძნებული ბიომიმეტური შეკრების საშუალებით

PSII-ზე დაფუძნებული სისტემების ინ ვიტრო მოლეკულური შეკრება ფოტოდინების გენერირებისთვის და გაძლიერებული ATP სინთეზისთვის. კრედიტი: Science China Press

გასულ ათწლეულში მეცნიერებმა მეტი ყურადღება დაუთმეს მსუბუქი მოსავლის შესწავლას ახალი ბიონური მასალების წარმოებისთვის ან ბუნებრივი ბიოლოგიური კომპონენტების სინთეზურ სისტემებში ინტეგრირებისთვის. თეჰირის შთაგონება არის ბუნებრივი ფოტოსინთეზის იმიტაცია მწვანე მცენარეებში, წყალმცენარეებში და ციანობაქტერიებში სინათლის ენერგიის ქიმიურ ენერგიად გადაქცევისთვის. ფოტოსისტემა II (PSII) არის სინათლის ჩარევით პროტეინის კომპლექსი, რომელიც პასუხისმგებელია სინათლის მოსავალზე და წყლის გაყოფაზე O-ის გამოყოფისთვის.2, პროტონები და ელექტრონები. PSII-ზე დაფუძნებული ბიომიმეტური შეკრების განვითარება in vitro სასარგებლოა ფოტოკატალიზის, ბიოლოგიური მზის უჯრედების და ბიონური ფოტოსინთეზის გამოსაკვლევად.

PSII და სინთეზური სტრუქტურების კომბინაცია სასარგებლოა ბიოჰიბრიდული შეკრებების შესაქმნელად სინათლის მოსავლისთვის. მატერიალური მეცნიერების ევოლუცია ხელს უწყობს PSII-ზე დაფუძნებული ასამბლეების, PSII-ის იმიტირებული ჰიბრიდული სისტემების განვითარებას და PSII-თან დაკავშირებული პროდუქტების გამოყენებას ენერგიის კონვერტაციისთვის. შედარებითი გამოყენება და გამოკვლევები ხდება PSII-ის შეერთებით ლიპიდურ მემბრანებში, მრავალშრიან პოლიმერულ სტრუქტურებში და ნანონაწილაკებში, რათა მაქსიმალურად გაზარდოს სინათლის შთანთქმის ეფექტური დიაპაზონი და შესთავაზოს PSII დატვირთვის მაღალი მოსავლიანობა.

ამჟამად, მიუხედავად იმისა, რომ PSII-ზე დაფუძნებული ჰიბრიდული სისტემების ხელახალი აწყობა წარმატებულია, ამ სისტემას აქვს ტიპიური ნაკლოვანებები, რომლებსაც საერთო ცილის სახეობები აქვთ სტაბილურობის, გამძლეობის, ბიოლოგიური აქტივობის და გარემოსდაცვითი შეზღუდვების თვალსაზრისით PSII-ზე დაფუძნებული სისტემების გამოყენებასთან უახლოეს მომავალში. ამიტომ, ძალისხმევა და გამოკვლევები ორიენტირებულია PSII-ზე დაფუძნებული ბიომიმეტური ასამბლეის გამოკვლევაზე ზემოთ აღნიშნული სისუსტეების გამოწვევის მიზნით.

სტატია გამოქვეყნდა ქ ეროვნული სამეცნიერო მიმოხილვა პროფესორ ჯუნბაი ლის ჯგუფის მიერ პეკინის მოლეკულური მეცნიერებების ეროვნულ ლაბორატორიაში, კოლოიდების, ინტერფეისისა და ქიმიური თერმოდინამიკის CAS საკვანძო ლაბორატორია, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ქიმიის ინსტიტუტი, აჯამებს უახლეს კვლევებს იმის შესახებ, თუ როგორ ერწყმის PSII ცილოვანი კომპლექსი ხელოვნურ სტრუქტურებს მოლეკულური შეკრების გზით. და ხაზს უსვამს PSII-ზე დაფუძნებულ ნახევრად ბუნებრივ ბიოსისტემებს. უფრო მეტიც, ისინი განიხილავენ ამ ბიომიმეტური სისტემის დარჩენილ პრობლემებს, გამოწვევებსა და პერსპექტივებს.


ახალი Under The Sun ბლოგი

ფოტოსისტემა II (PSII) არის ფერმენტი ფოტოსინთეზური სინათლის რეაქციების დასაწყისში, რომელიც წყალს ყოფს პროტონებად და ჟანგბადად. იხილეთ ზემოთ მოცემული სურათი, რათა ორიენტირდეთ საკუთარი თავის და PSII-ზე ფოტოსინთეზური ელექტრონის გადაცემის ჯაჭვში.

PSII არის ჩემი საყვარელი ფერმენტი და მე გავატარე ჩემი კვლევითი კარიერის უმეტესი ნაწილი იმაზე, თუ როგორ მუშაობს იგი და როგორ იკრიბება ეს რთული მოლეკულური მანქანა. სინათლის ენერგია შეიწოვება ანტენის კომპლექსებით და მიედინება PSII კომპლექსური რეაქციის ცენტრში P680. რეაქციის ცენტრი არის ქლოროფილის მოლეკულების სპეციალური წყვილი, რომელიც დამარხულია ამ მრავალსუბერთეულოვანი მემბრანული ცილის კომპლექსის გულში. ეს ქლოროფილები სხვა კოფაქტორებთან შედარებით სწორ გარემოშია მოთავსებული, რომ როდესაც ენერგია მათ მიერ შეიწოვება, ხდება მუხტის განცალკევება. ეს ნიშნავს, რომ სინათლე იწვევს ელექტრონების მოძრაობას (განსხვავებით ენერგიის გადაცემისგან ანტენის სისტემების გასწვრივ, რომლებიც ენერგიულად მიედინება დაღმართზე). როდესაც ელექტრონი გამოეყო რეაქციის ცენტრიდან, ის გადადის რამდენიმე სხვა კოფაქტორში PSII-ში და ბოლოს პლასტოკინონის მოლეკულაში (PQ). PQ არის პატარა ორგანული მოლეკულა, რომელსაც შეუძლია გადაადგილდეს თილაკოიდის მემბრანაში და გადაიტანოს თავისი ელექტრონები სინათლის რეაქციების შემდეგ კომპლექსში (ციტოქრომი 6). სინათლის ენერგიით, რომელიც იწვევს ელექტრონების გადაადგილებას რეაქციის ცენტრიდან, PSII უნდა შეცვალოს ეს ელექტრონები სადღაც. ის ამას აკეთებს წყლის მოლეკულებიდან ელექტრონების გამოყვანით. პროდუქტებისა და რეაქტანტების რეაქციის დასაბალანსებლად, PSII თანმიმდევრულად ამოიღებს ოთხ ელექტრონს წყლის ორი მოლეკულიდან ჟანგბადის შესაქმნელად, გამოყოფს 4 პროტონს და ქმნის 2 PQH-ს.2 მოლეკულები (ეს არის მხოლოდ PQ 2 ელექტრონით). PSII ახორციელებს წყლის გაყოფის ამ რეაქციას ფერმენტის სანათურზე დამარხული არაორგანული მანგანუმ-კალციუმ-ქლორიდის კლასტერის გამოყენებით.

აქ არის მნიშვნელოვანი ის, რაც ჯერ კიდევ არ ვიცით:

PSII სტრუქტურა: არსებობს PSII-ის სტრუქტურული მოდელები, მაგრამ ისინი მოგვარებულია მხოლოდ ციანობაქტერიული ფერმენტისთვის. მაგალითისთვის იხილეთ ფიგურა ქვემოთ. ეს სტრუქტურა წარმოადგენს უაღრესად ერთგვაროვან კომპლექსს, რომელიც შეიძლება არ მოგვითხრობს მთელ ისტორიას იმის შესახებ, თუ როგორ გამოიყურება სინამდვილეში PSII კომპლექსები. ასევე, არის გარკვეული განსხვავებები PSII კომპონენტებში ციანობაქტერიებსა და მცენარეებს შორის, რაც ართულებს იმის დასკვნას, თუ რა შეიძლება მოხდეს მცენარეთა უფრო რთულ სისტემაში.

ციანობაქტერიული PSII სტრუქტურა. Guskov et al 2009. ცილები ნაჩვენებია ლენტის სახით. კოფაქტორები არ არის ნაჩვენები.

წყლის დაჟანგვის მექანიზმი: წყლის გაყოფა ჟანგბადის შესაქმნელად ძალიან რთული რეაქციაა და ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვართ ზუსტად დარწმუნებული, თუ როგორ აკეთებს ამას PSII. სტრუქტურული მონაცემები, ისევე როგორც დახვეწილი სპექტროსკოპიის მონაცემები გვაახლოებს იმის გაგებასთან, თუ როგორ მუშაობს წყლის გაყოფა, მაგრამ ტექნიკურად რთულია ამ ფერმენტული რეაქციის დეტალების გამოკვლევა.

PSII ასამბლეა: PSII შედგება ოცზე მეტი სხვადასხვა ცილის ქვედანაყოფისგან და კოფაქტორებისგან. ეს ყველაფერი ზუსტად უნდა გაერთიანდეს, რათა შეიქმნას მაგისტრალები ელექტრონის გადაცემისთვის ფერმენტში. ჩვენ არ ვიცით ყველა დეტალი, თუ როგორ მუშაობს ეს. ასევე, არსებობს რამდენიმე სხვა ცილა, რომლებიც მოქმედებენ მხოლოდ როგორც ჩაპერონები კომპლექსის შეკრების გასაადვილებლად, მაგრამ რეალურად არ ხდებიან PSII-ის ნაწილი. PSII-ის შეკრების დეტალების გაგება უფრო მეტია, ვიდრე უბრალოდ ინტელექტუალური მისწრაფება ქვემოთ ჩამოთვლილი თემის გამო.

PSII დაზიანება-აღდგენის ციკლი: PSII არის ფოტოსინთეზური ორგანიზმების "შუქის პრობლემის" საფუძველი. PSII ფუნქციის ნორმალური მიმდინარეობისას, მისი ცილები ზიანდება კომპლექსში მიმავალი ელექტრონებით. არსებობს დახვეწილი მექანიზმი დაზიანებული ცილის ამოცნობისთვის, მისი ამოღებისა და ახლად დამზადებული ცილებით ჩანაცვლებისთვის. ჯერ კიდევ ბევრი დეტალია გასარკვევი, თუ როგორ მუშაობს მისი პროცესი და როგორ შეიძლება დარეგულირდეს. მკვლევარები ასევე მუშაობენ განსხვავებებისა და/ან გადახურვის გამოსავლენად დე ნოვო შეკრების გზა და დაზიანება-აღდგენის ციკლი PSII-ის სასიცოცხლო ციკლში (იხ. სურათი ზემოთ).

PSII რეგულაცია: PSII ფუნქცია ასევე კარგად არის მორგებული გარემო პირობების მიხედვით და მისი რეგულირება სინათლისა და რედოქს ბალანსის საპასუხოდ თილაკოიდური მემბრანების ფართო დიაპაზონში წარმოადგენს საზღვარს ფოტოსინთეზის კვლევაში. ზოგიერთი ზოგადი კომპონენტი და სტრატეგია ცნობილია, მაგრამ ბევრი ახალი აღმოჩენა ელოდება ამ სფეროში.


ფოტოსისტემა I და II

ოტანჯელო


პოსტები: 6003
გაწევრიანების თარიღი: 2009-08-09
ასაკი: 54
ადგილმდებარეობა: Aracaju ბრაზილია

ფოტოსისტემა I და II

ჟანგბადის ფოტოსინთეზური რეაქციის ცენტრის ევოლუციას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ევოლუციურ ბიოლოგიაში. 1

ფოტოსისტემა

ფოტოსისტემები: პრეზენტაცია
http://www.powershow.com/view/11a36d-NGQzY/Folie_1_powerpoint_ppt_presentation

ფოტოსისტემა II, ბიოენერგეტიკული ნანომანქანა
"სიცოცხლის ისტორიაში არსებული ყველა ბიოქიმიური გამოგონებიდან, წყლის დაჟანგვის მექანიზმი — ფოტოსისტემა II — მზის სხივების გამოყენებით, უდავოდ ერთ-ერთი უდიდესია." (Sessions, A. et al, 2009)

PSII არის ბუნების ერთ-ერთი ყველაზე რთული ფერმენტი და 8212 გართულებულია ნაწილობრივ იმიტომ, რომ მოიცავს ოთხი ელექტრონის დაჟანგვის პროცესს, რაც იწვევს ოთხ შუალედურ მდგომარეობას და O-O ბმის წარმოქმნის ერთდროულ ქიმიას.

3D სურათი:
ფოტოსინთეზური ჟანგბადის განვითარების ცენტრის არქიტექტურა

ჟანგბადის ფოტოსინთეზის გამოჩენამ მოიტანა ცილის სირთულის ზრდა სამიდან ოთხ ქვეერთეულამდე, რომლებიც ნაპოვნია ანოქსიგენური რეაქციის ცენტრებში, დაახლოებით ოცდაათ ქვეერთეულამდე, რომლებიც გვხვდება PSII-ში. ამ ცილებიდან რამდენიმე აჩვენებს ერთმანეთს ჰომოლოგიას და, როგორც ასეთი, შეიძლება წარმოიშვას გენის გაორმაგება - მაგალითად, D1 (PsbA) და D2 (PsbD) რეაქციის ცენტრის ძირითადი ცილები, CP43 (PsbC) და CP47 (PsbB) ბირთვი. ანტენის ცილები და ციტოქრომ b559-ის PsbE და PsbF ქვედანაყოფები. თუმცა, PSII-ის შემადგენელი ცილების უმეტესობა არ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან ან სხვა ცილების ოჯახებთან, რაც მიუთითებს ცილების სწრაფი დივერსიფიკაციის პერიოდზე, შესაძლოა ჟანგბადის ტოქსიკური ზემოქმედების საპასუხოდ, საიდანაც უჯრედებს დაცვა დასჭირდებათ. ჟანგბადის ფოტოსინთეზის განვითარებამ მოიტანა მრავალი ცვლილება, რაც მოითხოვდა არსებული პიგმენტების ცვლილებას, ჟანგბადის ევოლუციის კომპლექსის წარმოქმნას და დაცვას ჟანგბადის ქვეპროდუქტების ტოქსიკური ეფექტებისგან.

PSII არის მრავალ ქვედანაყოფი, პიგმენტ-ცილოვანი კომპლექსი, რომელიც ლოკალიზებულია ქლოროპლასტის თილაკოიდურ გარსებში. იგი შედგება დაახლოებით 30 ქვედანაყოფისა და რამდენიმე კოფაქტორისგან. ძირითადი რედოქს კომპონენტები წარმოდგენილია ჰეტეროდიმერული რეაქტიული ცენტრის ბირთვში, რომელიც შედგება პოლიპეპტიდებისგან D1 (PsbA) და D2 (PsbD), რომლებიც უკავშირდებიან ქლოროფილს a-ს, ბეტა-კაროტინს და რკინას. ეს ქლოროფილები მონაწილეობენ ენერგიის გადაცემაში CP43 (PsbC) და CP47 (PsbB) პროქსიმალური ანტენის კომპლექსებიდან რეაქტიული ცენტრის ბირთვის ქრომოფორებამდე. ანტენის პიგმენტ-პროტეინის კომპლექსი CP43-CP47 ასევე აკავშირებს ქლოროფილ a-ს და ბეტა-კაროტინს და მოქმედებს აგზნების ენერგიის გადასაცემად PSII-ის პერიფერიული ანტენიდან ფოტოქიმიური რეაქციის ცენტრისკენ. ციტოქრომ b559 (ცილები PsbE და PsbF) მჭიდროდ არის დაკავშირებული ბირთვთან და შეიძლება იყოს ჩართული ელექტრონის გადაცემის მეორად გზაზე, რომელიც ეხმარება PSII-ს დაცვას ფოტოდაზიანებისგან. ბირთვთან ასოცირდება ჟანგბადის განვითარებადი კომპლექსი (OEC), რომელიც მოქმედებს როგორც წყლის დაჟანგვის ცენტრის აქტიური ადგილი. OEC შედგება გარე პოლიპეპტიდებისგან OEE1 (PsbO), OEE2 (PsbP) და OEE3 (PsbQ), ასევე ტეტრანუკლეარული მანგანუმის (Mn) კლასტერისგან, ერთი კალციუმის იონის და ერთი ქლორიდის იონისგან. OEE1 მოქმედებს სიბნელეში Mn კლასტერის ლიგაციის სტაბილიზაციაზე და სინათლეში სწრაფი რედოქსული ციკლის ხელშეწყობისთვის. დაბოლოს, არსებობს სულ მცირე ათი მცირე (<10 kDa) ჰიდროფობიური პეპტიდი, რომელთაგან ბევრი შეიცავს ტრანსმემბრანულ სპირალებს, რომლებიც საჭიროა PSII კომპლექსის შეკრების, სტაბილურობის ან დიმერიზაციისთვის, ასევე ფოტოსინთეზური აქტივობისთვის საჭირო სწრაფი კონფორმაციული ცვლილებების გასაადვილებლად. . ზოგიერთი მცირე პოლიპეპტიდი, როგორიცაა PsbH და PsbT, ჩართულია ფოტოდაცვაში, რაც ხელს უწყობს ფოტოსინთეზის დროს წარმოქმნილი რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების მავნე ზემოქმედებისგან დაცვას.

მრავალწლიანმა კვლევამ აჩვენა, რომ II ფოტოსისტემის სტრუქტურა და ფუნქცია მსგავსია მცენარეებში, წყალმცენარეებსა და გარკვეულ ბაქტერიებში, ასე რომ, ერთ სახეობაში მიღებული ცოდნა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვაზე. ეს ჰომოლოგია არის ცილების საერთო მახასიათებელი, რომლებიც ასრულებენ ერთსა და იმავე რეაქციას სხვადასხვა სახეობებში. ეს ჰომოლოგია მოლეკულურ დონეზე მნიშვნელოვანია, რადგან შეფასებულია 300,000-500,000 სახეობის მცენარე. თუ სხვადასხვა სახეობებს შეექმნათ წყლის დაჟანგვის სხვადასხვა მექანიზმი, კვლევა, რომელიც მიზნად ისახავს წყლის ფოტოსინთეზური დაჟანგვის ზოგადი გაგებისკენ, უიმედო იქნებოდა.[/b][/b]

ფოტოსინთეზის რეაქტორი: ფოტოსინთეზზე საუბრისას, იაპონელმა მეცნიერებმა მიაღწიეს ჟანგბადის განვითარებადი ფოტოსისტემის II კრისტალური სტრუქტურის გამოსახულებას 1,9?Å გარჩევადობით,” თითქმის ორჯერ უფრო დიდი მასშტაბით, ვიდრე წინა კვლევები. მათი ნაშრომი, რომელიც გამოქვეყნდა Nature-ში1, საუბრობდა რეაქტორზე, როგორც „#8220 შეუცვლელად დედამიწაზე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად“.
რეაქტორის კონკრეტული ნაწილი, რომელიც ყოფს წყლის მოლეკულებს და აერთიანებს ჟანგბადის ატომებს O2 გაზში, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ, მათი თქმით, ბუნების ერთ-ერთი ყველაზე მომხიბლავი და მნიშვნელოვანი რეაქციაა. წყლის ეფექტურად გაყოფის უნარი გარემოს ტემპერატურაზე, რაც განაპირობებს განახლებად ენერგიას მრავალი აპლიკაციისთვის. ეს უნარი ჩვენს ირგვლივ ცხოვრობს, თუ მის საიდუმლოებებს შევეხებით.

მთელი რიგი პრობლემები აქამდე არ იყო გათვალისწინებული. მაგალითად, შემოღებულ იქნა ტერმინები ფოტოსისტემა I და ფოტოსისტემა II და ნახსენებია ყველა მონაწილე პიგმენტი, მაგრამ განსახილველი რჩება შემდეგი საკითხები:

როგორ არის მოწყობილი ფოტოსისტემები?
როგორ არის დალაგებული პიგმენტები?
რატომ რეაგირებს ქლოროფილის ერთ-ერთი მოლეკულა ყველა დანარჩენისგან განსხვავებულად?
რატომ არ არის მოქმედების და შთანთქმის სპექტრები სრულიად თანმიმდევრული?
Why reacts P 680 (chlorophyll a) different than P 700 (chlorophyll a, too)?
How are electron transport chain and ATP production coupled?
How are photosystem I and II linked?
Which structural prerequisites have to exist in order for the two systems to co-operate?

Blankenship, molecular mechanisms of photosynthesis, pg.214

The two different classes of reaction centers have only minimal sequence similarity to each other, not significantly above what would be expected randomly. However, it is well known that very distantly related proteins can exhibit minimal sequence identity, yet still be homologous (descended from a common ancestor) (Doolittle, 1994).

Thats indeed telling. Cannot infer common ancestry through phylogeny comparison ? Its descended from a common ancestor anyway. Thats religion at its best. That way you can turn the ToE however you want, it will be always right.


Concluding Comment

Oxygenic photosynthesis first evolved ߣ billion years ago resulting in the transition from an anaerobic to an aerobic atmosphere (Lyons et al., 2014). This led to the protective ozone layer and the advent of aerobic respiration that paved the way for the formation and success of the eukaryotic cell (Martin et al., 2015). The chemistry of PS II is therefore responsible for almost all of our planet's biodiversity however, as noted above, this fundamental process comes with a cost. The oxidative chemistry of water splitting inescapably produces reactive oxygen species and radicals that damage PS II and require the photosynthetic machinery to be continually renewed (Vass, 2012 Nishiyama and Murata, 2014). As the examples in this Research Topic show, in addition to დე ნოვო biogenesis, PS II possesses a self-healing cycle leading to the rate of repair keeping pace with the rate of light-induced photodamage. Environmental conditions, such as extreme temperatures or excessive light levels, can tip the balance such that repair cannot keep up with damage leading to reduced photosynthetic yields (Murata et al., 2007). A deeper understanding of how plants repair PS II to prolong the lifetime of the enzyme will provide new approaches to the design of hardier crop plants. Alongside this, studies of PS II biogenesis will deepen our understanding of how the catalytic oxygen-evolving center is assembled and provide novel insight into the origin and evolution of oxygenic photosynthesis. These avenues of research will also inform the design of biomimetic systems for the production of hydrogen fuel and electrons from water (Blankenship et al., 2011 Najafpour et al., 2016). Current projections of population growth indicate we will reach 8.5 billion by 2,030 and exceed 11 billion by 2,100 (United Nations, 2015). Research into the assembly of PS II will directly contribute to our food and energy security and benefit these future generations.


Photosystem II component:

Photosystem II is a protein complex specialised in light energy oxidation with water, resulting in molecular oxygen release in the atmosphere and reduction of plastoquinone released into the photosynthetic hydrophobic nucleus. In Photosystem II, all oxygenated photosynthetic cells, including plants, algae and some bacteria, are responsible for the extraction of electrons from water that is ultimately included in the mechanism of reducing carbon dioxide. The complex consists of an electron transportation core reaction centre and a peripheral antenna structure containing chlorophyll and other pigment molecules absorbing radiation. The Photosystem II, which consists of about 20 subunits, and additional auxiliary light-harvesting proteins, is a component of cyanobacteria and green plants.



კომენტარები:

  1. Brantson

    wonderfully, it is very valuable information

  2. Arwyn

    Agree!

  3. Yeshurun

    უბრალოდ სასაცილოა.

  4. Enrico

    Leave which can I ask?

  5. Lughaidh

    ამდენად შეიძლება უსასრულოდ განიხილოს.

  6. Kekinos

    Და კი

  7. Hickey

    სახალისო ინფორმაცია



დაწერეთ შეტყობინება