Исследователи из Университета Квинсленда и Университета Мюнстера (WWU) очистили и визуализировали суперкомплекс Cyclic Electron Flow (CEF), который является ключевым компонентом всех механизмов фотосинтеза растений, которые помогают направлять следующее поколение солнечной биологии. Разработка технологии.
Это открытие в сотрудничестве с командой международных ученых из Университета Базеля, Университета Окаяма и Университета Нового Южного Уэльса было опубликовано в Трудах Национальной академии наук и дает новое представление о процессе фотосинтеза на молекулярном уровне.
К 2050 году нам нужно будет увеличить потребление топлива на 50%, 70% продовольствия и 50% чистой воды для удовлетворения потребностей всех людей. Профессор Бен Ханкамер из Института молекулярных биологических наук UQs сказал, что на основе Технология фотосинтетических микроводорослей может сыграть важную роль в удовлетворении этих потребностей, он является руководителем Центра солнечной биотехнологии. Лучшим пониманием того, как эти микробы захватывают и хранят солнечную энергию на молекулярном уровне, Будет способствовать развитию солнечной биотехнологии.
Культура микроводорослей, которая быстро растет в сточных и легких условиях.
Более трех миллиардов лет растения, водоросли и сине-зеленые бактерии развили сложные наномасштабные операции, которые позволяют им выполнять фотосинтез, в котором солнечная энергия захватывается и хранится в виде химической энергии.
Эта химическая энергия существует в форме молекул АТФ и молекул НАДФН, которые являются критическими для многих клеточных процессов.
ATP и NADPH позволяют растительно растущим фотосинтетическим организмам. По мере роста они производят атмосферный кислород, а также продукты и топливо, которые поддерживают жизнь на Земле. Профессор Хипплер говорит, что он находится в WWU Plant Biology and Biology. Работа Технического института.
Существует два способа фотосинтеза: линейный поток электронов (LEF) и циклический поток электронов (CEF). Чтобы эффективно работать при изменяющихся условиях освещения, фотосинтетические организмы должны балансировать свет, который он поглощает с помощью энергии, в которой он нуждается, ATP И NADPH. Он делает это, постоянно настраивая отношения между двумя режимами.
Одна из форм фотосинтеза: циркулирующий электронный поток (изображение из leavingbio.net)
Две формы фотосинтеза: линейный поток электронов (Изображение из leavingbio.net) Существует биохимическое доказательство того, что макромолекула, называемая суперкомплексом циркулирующего электронного потока (CEF), играет ключевую роль в этом процессе тонкой настройки. Однако профессор Ханкамер сказал, что из-за его динамического характера трудно Суперкомпозиты используются для структурного определения.
Для решения этой проблемы команда использовала комплексный метод очистки и характеристики суперкомплекса CEF от микроводорослей, а затем проанализировала его структуру с помощью электронной микроскопии.
В поисках суперкомплексов исследователи кропотливо извлекли около 500 000 белковых комплексов из микроводорослей. Только 1000 из них представляют собой суперкомплексы CEF.
Структурный анализ показывает, как комплексы световой сборки, световые системы и компоненты цитохрома b6f собираются в суперкомплексы CEF и как они устроены таким образом, что они могут быть динамически связаны и отключены для выполнения различных функций, адаптируя организмы к различным Условия освещения и энергетические требования.
Эта информация вместе с дополнительными экспериментальными данными позволяет исследователям предложить новую гипотезу, чтобы объяснить, как работает суперкомплекс CEF.
Профессор Хипплер сказал, что суперкомплекс CEF является отличным примером эволюционно высококонсервативной структуры. Он объяснил, что он защищен многими растениями и водорослями и что он не претерпел значительных изменений в течение миллионов лет. ,
Профессор Ханкамер объяснил, что эта работа имеет решающее значение для усилий Солнечного биотехнологического центра по разработке следующего поколения солнечной биотехнологии и промышленности.
Центр расширился, включив в него 30 международных команд в Европе, Азии, США, Австралии и Новой Зеландии, и стремится развивать биотехнологию нового поколения на солнечной энергии на основе фотосинтетических зеленых водорослей.
Солнечная энергия, преобразованная фотосинтезом, примерно в 10 раз больше, чем требуется людям, и она также является основой большинства живых существ на планете. Профессор Ханкамер сказал, что целью команды является оптимизация механизма фотосинтеза зеленых водорослей для производства технологий, которые помогают удовлетворить потребности в энергии, потреблении пищи и воды в мире. Для достижения этих целей нам необходимо понять, как фотосинтез находится на молекулярном уровне. работы.
Эта новая информация поможет ориентироваться на разработку технологий солнечного захвата следующего поколения на основе микроводорослей и различных биотехнологий и отраслей солнечной энергии для производства высокоценных продуктов, продуктов питания, топлива и чистой воды. Решения по изменению климата, извлечение углекислого газа из атмосферы и ее использование и хранение также являются интересными областями.
