Маълумот

8.9A: Cyanobacteria - Биология

8.9A: Cyanobacteria - Биология


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.

Ҳадафҳои омӯзиш

Хусусиятҳои марбут ба сианобактерияҳоро тавсиф кунед, аз ҷумла: намудҳои ҳуҷайраҳо, шаклҳои ҳаракат ва хусусиятҳои метаболикӣ

  • Дар доираи қонуни гази идеалӣ қонунҳои зеринро шарҳ диҳед

Цианобактерияҳо, ки бо номи бактерияҳои кабуд-сабз, алафҳои кабуд-сабз ва цианофит низ маъруфанд, як филуми бактерияҳо мебошанд, ки энергияи худро тавассути фотосинтез ба даст меоранд. Гумон меравад, ки қобилияти цианобактерияҳо барои анҷом додани фотосинтези оксиген атмосфераи барвақт коҳишёфтаро ба як оксидкунанда табдил додааст, ки таркиби шаклҳои ҳаётро дар рӯи замин тавассути ҳавасмандкунии гуногунии биологӣ ба куллӣ тағйир дода, боиси нобудшавии организмҳои оксигении оксиген мегардад. Мувофиқи назарияи эндосимбиотикӣ, хлоропластҳо дар наботот ва замбурҳои эукариотӣ аз аҷдодони цианобактерӣ тавассути эндосимбиоз ба вуҷуд омадаанд.

ТАКСИМ ВА ТАЪСИРИ ЭКОСИСТЕМАХО

Сианобактерияҳоро қариб дар ҳама муҳити заминӣ ва обӣ пайдо кардан мумкин аст. Сианобактерияҳои обӣ эҳтимолан бо гулҳои васеъ ва намоён, ки метавонанд ҳам дар оби тоза ва ҳам дар муҳити баҳр ба вуҷуд оянд, маълуманд. Онҳо метавонанд намуди ранг ё кабуди кабуд-сабз дошта бошанд. Муносибати заҳролудшавӣ бо чунин гулҳо аксар вақт ба баста шудани обҳои фароғатӣ ҳангоми мушоҳидаи гулҳо оварда мерасонад. Цианобактерияҳо намудҳои як ҳуҷайравӣ ва колонияро дар бар мегиранд. Колонияҳо метавонанд филаментҳо, варақҳо ё ҳатто тӯбҳои холӣ ташкил кунанд. Баъзе колонияҳои филаментӣ қобилияти фарқ кардан ба якчанд намудҳои гуногуни ҳуҷайраҳоро нишон медиҳанд, аз ҷумла:

  • Ҳуҷайраҳои вегетативӣ, ҳуҷайраҳои муқаррарӣ, фотосинтетикӣ, ки дар шароити мусоиди афзоиш ба вуҷуд меоянд.
  • Акинетес, спораҳои ба иқлим тобовар, ки метавонанд ҳангоми сахт шудани шароити муҳити зист пайдо шаванд.
  • Гетероцистҳои ғафси девордор, ки дорои фермент нитрогеназа мебошанд, ки барои мустаҳкам кардани нитроген муҳиманд. Гетероцистаҳо инчунин метавонанд дар шароити мувофиқи муҳити зист (аноксикӣ) ҳангоми кам будани нитрогени собит ба вуҷуд оянд.

Навъҳои ташаккулёбандаи гетеросистҳо барои мустаҳкамкунии нитроген тахассус доранд ва метавонанд гази нитрогенро ба аммиак (NH3), нитритҳо (NO-2) ё нитратҳо (NO-3) пайваст кунанд. Ин молекулаҳоро растаниҳо ҷаббида, ба кислотаҳои сафеда ва нуклеин табдил медиҳанд.

Гормония

Бисёр цианобактерияҳо филаментҳои ҳаракаткунанда номида мешаванд гормоногония, ки аз биомассаҳои асосӣ ба навда мераванд ва колонияҳои навро дар ҷои дигар ташкил медиҳанд. Ҳуҷайраҳои як гормоногониум аксар вақт нисбат ба ҳуҷайраҳои дар ҳолати вегетативӣ бориктаранд ва ҳуҷайраҳои ду канори занҷири ҳаракаткунанда метавонанд лоғар шаванд. Барои ҷудо шудан аз колонияи волидайн, як hormogonium аксар вақт бояд як ҳуҷайраи риштаҳои заифтарро, ки некридий номида мешавад, канда кунад.

Ҳуҷайраҳои CYANOBACTERIUM ва ҳаракат

Ҳуҷайраҳои алоҳидаи цианобактерия одатан девори ғафси ҳуҷайраҳои желатинӣ доранд. Онҳо флагелла надоранд, аммо гормоногония ва баъзе намудҳо метавонанд бо лағжидани рӯиҳо ҳаракат кунанд. Бисёре аз шаклҳои нахдори бисёрҳуҷайраи Осциллятория қодиранд ҳаракати мавҷнокро доранд; филамент ба пеш ва пас ҳаракат мекунад. Дар сутунҳои обӣ баъзе цианобактерияҳо тавассути ба вуҷуд овардани весикулаҳои газӣ шино мекунанд, ба монанди архей. Ин весикулаҳо органеллҳо нестанд. Онҳо на бо мембранаҳои липидӣ, балки бо ғилофаки сафедаҳо маҳдуд мешаванд.

ФОТОСИНТЕЗ ВА дигар равандҳои метаболикӣ

Цианобактерияҳо энергияи нури офтобро барои пешбурди фотосинтез истифода мебаранд, ки дар он энергияи нур барои тақсим кардани молекулаҳои об ба оксиген, протонҳо ва электронҳо истифода мешавад. Мисли ҳама гуна организмҳои прокариотӣ, цианобактер ядроҳо ва мембранаҳои дохилиро нишон намедиҳад; бисёр намудҳои цианобактерҳо дар мембранаҳои берунии худ пӯшишҳое доранд, ки дар фотосинтез фаъолият мекунанд. Сианобактерияҳо ранги худро аз пигментҳои кабуди фикоцианин мегиранд, ки онҳо барои гирифтани нур барои фотосинтез истифода мебаранд.

Фотосинтез дар цианобактерияҳо одатан обро ҳамчун донори электрон истифода мебарад ва оксигенро ҳамчун маҳсулоти иловаги тавлид мекунад, гарчанде баъзе намудҳо инчунин метавонанд сулфиди гидрогенро, ки дар байни дигар бактерияҳои фотосинтетикӣ ба вуҷуд омадааст, истифода баранд. Дуоксиди карбон тавассути сикли Калвин то карбогидратҳо кам карда мешавад. Дар аксари шаклҳо, мошини фотосинтетикӣ ба қатраҳои мембранаи ҳуҷайра дохил карда шудааст, ки онро тилакоидҳо меноманд.

Аз сабаби қобилияти ислоҳ кардани нитроген дар шароити аэробӣ, онҳо аксар вақт дар шарикии симбионикӣ бо як қатор гурӯҳҳои дигари организмҳо, аз ҷумла бо занбӯруғҳо (лихенҳо), марҷонҳо, птеридофитҳо (Azolla) ва ангиоспермҳо (Gunnera) пайдо мешаванд.

Бисёре аз цианобактерияҳо метавонанд дар шароити аэробӣ сатҳи муҳити нитроген ва гази карбонро коҳиш диҳанд, ки ин далел метавонад барои муваффақияти эволютсионӣ ва экологии онҳо масъул бошад. Фотосинтези оксидкунандаи об тавассути пайвастани фаъолияти фотосистемаи (PS) II ва I (схемаи Z) ба амал меояд. Дар шароити анаэробӣ, онҳо инчунин метавонанд танҳо PS I - фотофосфоризатсияи сиклиро бо донорҳои электронии ғайр аз об (масалан сулфид гидроген), ба мисли бактерияҳои бунафшранги фотосинтетикӣ истифода баранд.

Онҳо инчунин як моликияти археалӣ доранд, ки қобилияти коҳиш додани сулфури элементиро тавассути нафасгирии анаэробӣ дар торикӣ доранд. Интиқоли электронҳои фотосинтетикии онҳо ҳамон як қисмро бо ҷузъҳои интиқоли электронҳои нафаскашӣ тақсим мекунад. Мембранаи плазмаи онҳо танҳо ҷузъҳои занҷири нафаскаширо дар бар мегирад, дар ҳоле ки мембранаи тиракоид ҳам интиқоли электронҳои нафаскашӣ ва ҳам фотосинтетикиро дар бар мегирад.

Гурӯҳбандӣ

Цианобактерияҳо одатан аз рӯи морфология ба панҷ бахш тақсим карда мешаванд, ки бо рақамҳои I-V ишора карда мешаванд. Се аввалин - Chroococcales, Pleurocapsales ва Oscillatoriales - аз ҷониби таҳқиқоти филогенетикӣ дастгирӣ карда намешаванд. Аммо, дуи охирин - ностокалҳо ва стигонематалҳо - монофилетикӣ буда, сианобактерияҳои гетеросистиро ташкил медиҳанд. Баъзе цианобактерияҳо токсинҳо ба вуҷуд меоранд, ки цианотоксин номида мешаванд. Ин ба шукуфтани алгҳо оварда мерасонад, ки метавонад ба дигар намудҳо, аз ҷумла одамон зарар расонад, агар цианобактерияҳои дар он иштирокдошта токсинҳо ба вуҷуд оранд.

Нуқтаҳои асосӣ

  • Цианобактерияҳоро қариб дар ҳама маконҳои хушкӣ ва обӣ дидан мумкин аст.
  • Ба цианобактерияҳо намудҳои якҳуҷайра ва колония дохил мешаванд.
  • Сианобактерияҳо энергияи нури офтобро барои пешбурди фотосинтез истифода мебаранд, ки дар он энергияи рӯшноӣ барои тақсим кардани молекулаҳои об ба оксиген, протонҳо ва электронҳо истифода мешавад.
  • Бисёр цианобактерияҳо дар шароити аэробӣ нитроген ва гази карбонатро кам карда метавонанд, ки барои муваффақияти эволютсионӣ ва экологии онҳо масъуланд.

Шартҳои асосӣ

  • цианобактерияҳо: цианобактерияҳо, ки бо номи бактерияҳои кабуд-сабз, алафҳои кабуд-сабз ва цианофит низ маъруфанд, як филуми бактерияҳо мебошанд, ки энергияи худро тавассути фотосинтез ба даст меоранд.
  • фотосинтез: Раванде, ки тавассути он растаниҳо ва дигар фотоавтотрофҳо аз гази карбон, об ва энергияи рӯшноӣ дар хлоропластҳо карбогидратҳо ва оксиген тавлид мекунанд.
  • гетероцист: як ҳуҷайраи махсуси нитрогендор, ки аз ҷониби баъзе цианобактерияҳои филаментӣ ба вуҷуд омадааст.

Татбиқи цианобактерияҳо дар биотехнология

Сианобактерияҳо дар солҳои охир аз сабаби татбиқи эҳтимолии онҳо дар биотехнология таваҷҷӯҳи зиёд пайдо карданд. Мо шарҳи адабиётеро пешниҳод менамоем, ки истифодаи цианобактерияҳоро дар бахшҳои саноат ва хизматрасонӣ тавсиф мекунад ва дурнаморо дар бораи мушкилот ва дурнамои ояндаи соҳаи биотехнологияи сианобактерияҳо пешниҳод мекунем. Сианобактерияҳо ҳамчун манбаи ғании пайвастагиҳои аз ҷиҳати биологӣ фаъол бо фаъолиятҳои зиддивирусӣ, зиддибактериявӣ, зидди fungal ва зидди саратон муайян карда шудаанд. Якчанд штаммҳои цианобактерияҳо ҷамъ шудаанд, ки полигидроксиалканоатҳоро ҷамъ мекунанд, ки онҳоро метавон ҳамчун ҷонишине барои пластикҳои дар асоси биохимиявӣ нефрохимиявӣ истифодашаванда истифода бурд. Тадқиқотҳои ахир нишон доданд, ки маконҳои аз нафт олудашуда аз консорсиумҳои сианобактерия бой мебошанд, ки қодиранд ҷузъҳои нафтро вайрон кунанд. Сианобактерияҳо дар дохили ин консорсиумҳо равандҳои таназзулро тавассути таъмин кардани бактерияҳои таназзулкунандаи нафт бо оксиген, органикӣ ва нитрогени зарурӣ осон карданд. Гидрогени цианобактерӣ ҳамчун манбаи хеле умедбахши энергияи алтернативӣ ҳисобида шуда, ҳоло дастраси тиҷоратӣ шудааст. Илова бар ин замимаҳо, цианобактерияҳо инчунин дар соҳаи моҳипарварӣ, коркарди обҳои партовҳо, хӯрокворӣ, нуриҳо, истеҳсоли метаболитҳои дуввум, аз ҷумла экзополисахаридҳо, витаминҳо, токсинҳо, ферментҳо ва дорусозӣ истифода мешаванд. Таҳқиқоти оянда бояд ба ҷудо кардани штаммҳои нави сианобактериалӣ, ки маҳсулоти арзишманд истеҳсол мекунанд ва генетикии тағир додани штампҳои мавҷуда барои таъмини истеҳсоли ҳадди аксар маҳсулоти дилхоҳ равона карда шаванд. Китобхонаҳои метагеномӣ бояд барои кашфи генҳои нави функсионалӣ сохта шаванд, ки дар биосинтези пайвастагиҳои мувофиқи биотехнологӣ иштирок мекунанд. Истеҳсоли миқёси калони саноатии маҳсулоти цианобактерӣ оптимизатсияи шароити инкубатсия ва тарҳҳои ферментатсияро барои баланд бардоштани ҳосилнокӣ талаб мекунад.


Аҳамияти цианобактерияҳо: 9 Аҳамият

1. Онҳо яке аз мустамликадорони аввали минтақаҳои урёну бесамар мебошанд. Онҳо ҳатто дар муҳити душманонатарин барои афзоиши организмҳои дигар шароити мусоид фароҳам меоранд.

2. Алгаҳои сабзи кабуд ҳамчун ғизо барои якчанд ҳайвонҳои обӣ фаъолият мекунанд. Спирулина мунтазам барои истеъмоли инсон дар қисматҳои Африқо ҷамъоварӣ карда мешавад. Nostoc дар Чин низ ҳамин тавр истифода мешавад. Дар Раҷастан Анабаена ва Спирулина аз кӯли Самбар ҷамъоварӣ карда шуда, ҳамчун хӯроки чорво ва пору истифода мешаванд. Спирулина ба осонӣ дар зарфҳо парвариш карда мешавад ва метавонад ҳамчун иловаи хӯроки серғизои серғизо барои одамон ва ҳайвонот истифода шавад.

3. Якчанд цианобактерияхо кобилияти пайвастани нитроген доранд. Шаклҳои филаментӣ барои ин ҳуҷайраҳои махсуси калони саманд ё гетероциста доранд. Баъзе азоти собит ҳамчун ихроҷ хориҷ мешаванд. Пас аз марги цианобактерияҳо субстрат аз нитро&шиген бой мешавад. Чунин цианобактерияҳои нитрогенро собит мекунанд, ки ҳоло дар майдонҳои биринҷ мунтазам эм карда мешаванд. Ин сарфи нурихои азотиро сарфа мекунад.

4. Сианобактерияҳои нитрогени фиксинг аксар вақт барои азхудкунии хокҳои усар истифода мешаванд, масалан, Nostoc, Anabaena. Ин цианобактерияҳо барои муқовимат ба сілтӣ будани хок ва пайвастагиҳои нитрогенӣ, ки умуман дар ин заминҳо нокифояанд, кимиёвии туршӣ истеҳсол мекунанд.

5. Антибиотикро метавон аз иқтибоси Lyngbia истеҳсол кард.

6. Навъҳои Анабаена ва Аулосира имкон намедиҳанд, ки дар наздикии онҳо кирми магасҳо нашъунамо ёбад. Чунин сианобактерияҳоро дар ҳавзҳои деҳот ва шолизорҳо пошидан мумкин аст, то аз афзоиши магасҳо пешгирӣ карда шавад.

7. Цианобактерияҳо метавонанд дар деворҳо ва сақфҳои биноҳо дар мавсими боронгарӣ ранги ранг, зангзанӣ ва ихроҷро ба вуҷуд оранд.

8. Онҳо гулҳои обро ба вуҷуд оварда, ба обанборҳо бӯи бад ва ранг медиҳанд.

9. Баъзе сианобактерияҳо токсинҳо ба вуҷуд меоранд, ки барои аксари ҳайвоноти обӣ зарароваранд. Онҳо метавонанд барои одамон нӯшидан ё оббозӣ дар чунин об заҳролуд бошанд. Токсинҳои муҳиме, ки цианобактерияҳоро тавлид мекунанд, Microcytic aeruginosa (= Anacystis cyanea), Anabaena flosaquae, Aphanizomenon flos-aquae мебошанд.


Академикҳо ва тадқиқотчиён, ки дар сианобактерияҳо, биологияи экологии цианобактерӣ, кишоварзии цианобактерӣ ва биологҳои молекулавии цианобактерӣ кор мекунанд. Микробиологҳо, экологҳо, физиологҳо, экологҳо, биологҳои молекулавӣ, агрономҳо, фармакологҳо ва тадқиқотчиёни марбут, ки мехоҳанд дар соҳаи тадқиқоти цианобактерӣ кор кунанд

1. Намудҳои сианобактерияҳо дар гуногунрангӣ ва филогения
2. Гуногунии сианобактерияҳо: фаҳмиши молекулавӣ дар муҳити гуногун
3. Цианобактерияҳо дар муҳитҳои тропикӣ ва субтропикӣ: гуногунрангӣ ва нақши экологӣ
4. Манбаъҳои пойгоҳи додаҳо барои тадқиқоти сианобактерия
5. Пигменти цианобактериалӣ ва хусусиятҳои флуоресцентии онҳо
6. Биологияи мембранаи цианобактерӣ дар зери фишор бо истинод ба фотосинтез ва фотоморфогенез
7. Цианобактерияҳо ва гомеостазҳои оҳан: Пешрафтҳо дар сидерофорҳо ва интиқолдиҳандагони металл
8. Шаперонҳои молекулавӣ дар қабати сафедаҳо ва идоракунии стресс дар сианобактерияҳо
9. Қуттиҳои абзорҳои таҳрири геномҳои цианобактерӣ: Пешрафтҳои охирин ва дурнамои оянда барои таҳқиқоти биологияи асосӣ ва синтетикӣ
10. Таъсири истифодаи пестисидҳо ба афзоиш ва фаъолияти сианобактерияҳо
11. Цианоумика: Пешрафт дар соҳаҳои биологияи цианобактериалӣ бо истинод ба протеомика ва транскриптомика
12. Алга ва цианобактерияҳо ҳамчун манбаи пайвастагиҳои нави биоактивӣ барои барномаҳои биотиббӣ
13. РНКҳои хурди ба фишори цианобактерияҳо ҷавобгӯ (sRNAs): Бозингарони стресс ва аксуламалҳои рушд
14. Ҷанбаҳои физиологии пайвастани нитрогени сианобактерияҳо ва татбиқи он дар илмҳои муосир.
15. Кислотаҳои аминокислотаҳои ба монанди микоспорин (MAAs) дар сианобактерияҳо: биосинтез, вазифаҳо ва барномаҳо
16. Тафовути гетеросистӣ ва акинетӣ дар сианобактерияҳо: Назар ба симбиози сианобактерӣ
17. Пероксиредоксинҳои цианобактерӣ ва нақши он дар биологияи стрессҳои цианобактерӣ
18. Сианобактерияҳо ҳамчун манбаи сӯзишвории биологӣ: Пешрафтҳо ва татбиқи охирин
19. Сианобактерияҳо ҳамчун воситаи ҳатмӣ барои тоза кардани металлҳои вазнин аз оби партов: Пешрафт дар соҳаи биосорбсия
20. Динамикаи нашъунамои зарарноки цианобактерӣ ва токсинҳои онҳо: дурнамои экология ва саломатии инсон ва стратегияҳои идоракунӣ
21. Цианобактерияҳо ҳамчун сарчашмаи нанобозагӣ: Ариза ва дурнамои оянда
22. Нақши алге ва цианобактерияҳо дар биоремедиатсия: Дурнамо дар таназзули полиэтилен
23. Цианобактерияҳо: Манбаи потенсиалии биоферитализатор ва синтезатори металлӣ-наноболчаҳо
24. Сианобактерияҳо: манбаи эҳтимолии доруҳои зидди саратон
25. Цианобактерияҳо ҳамчун сарчашмаи биофизикӣ барои кишоварзии устувор


Шӯъбаи илмҳои растанӣ ва муҳити зист, Институти илмҳои ҳаёт, Донишгоҳи Ибронии Ерусалим, Ерусалим 91904, Исроил

Шӯъбаи илмҳои растаниҳо ва муҳити зист, Институти илмҳои ҳаёт, Донишгоҳи ибрии Ерусалим, Ерусалим 91904, Исроил

Донишгоҳи миллии қабилавии Индира Ганди, Ҳиндустон

Донишгоҳи Банарас Ҳиндуҳо, Ҳиндустон

Институти тадқиқоти баҳрии Нидерландия ва Донишгоҳи Амстердам, Нидерландия

Хулоса

Ин боб ба таври мухтасар мавзӯъҳои марбут ба ҳаёти сианобактерияҳоро таъкид мекунад. Цианобактерияҳо дар сайёраи мо муддати тӯлонӣ вуҷуд доштанд. Бисёре аз онҳо тақсимоти глобалӣ доранд ва онҳо организмҳои аълои намунавӣ барои таҳқиқи саволҳои биогеографияи микробҳо ва эволютсия мебошанд. Цианобактерияҳо саҳмгузорони асосии истеҳсоли ибтидоии уқёнусҳоянд ва онҳо яке аз муҳимтарин гурӯҳҳое мебошанд, ки нитрогени молекулиро мустаҳкам мекунанд. Онҳо пигментатсияи худро мувофиқи шиддат ва баъзан инчунин ба ранги нури мавҷуда мутобиқ мекунанд, баъзеҳо мутобиқати ҳайратангезро ба ҳаёт дар шароити анаэробӣ нишон медиҳанд, бисёр намудҳои цианобактерияҳо дар ҳарорати шадид, шӯршавӣ ва рН инкишоф меёбанд, баъзе намудҳо метавонанд дар шароити номусоид барои муддати тӯлонӣ зиндагӣ кунанд. давраҳое, ки ҳатто шароити афзоиш мувофиқ нест. Аксар намудҳои сианобактерияҳо дар лаборатория парвариш кардан нисбатан осонанд ва бисёриҳо дар фарҳанги аксеникӣ ба даст оварда ва омӯхта шудаанд.


Мундариҷа

Асоси PSII аз гетеродими псевдо-симметрии ду сафедаи гомологии D1 ва D2 иборат аст. [2] Баръакси марказҳои реаксияи ҳама фотосистемаҳои дигар, ки дар онҳо заряди мусбӣ дар димери хлорофилл ҷойгир аст, ки аз ҷудошавии ибтидоии заряди фотоиндуксионӣ мегузарад, аз ҷониби ду мономер баробар тақсим карда мешавад, дар PSII солим заряд асосан дар як маркази хлорофилл ҷойгир шудааст (70). −80%). [3] Аз ин сабаб, P680 + хеле оксидкунанда аст ва метавонад дар тақсимшавии об иштирок кунад. [2]

Фотосистемаи II (аз цианобактерияҳо ва растаниҳои сабз) тақрибан аз 20 зербахш (вобаста ба организм) ва инчунин дигар сафедаҳои иловагии сабуки ҳосилғундор иборат аст. Ҳар як фотосистемаи II ҳадди аққал 99 кофактор дорад: 35 хлорофилл а, 12 бета-каротин, ду феофитин, ду пластокинон, ду гема, як бикарбонат, 20 липид, Mn
4 CaO
5 кластер (аз ҷумла ду иони хлорид), як гемӣ Fe 2+
ва ду тахминии Ca 2+
ионҳо ба як мономер. [4] Якчанд сохторҳои булӯрии фотосистемаи II мавҷуданд. [5] Рамзҳои пайвастшавии PDB барои ин сафеда 3WU2, 3BZ1, 3BZ2 (3BZ1 ва 3BZ2 сохторҳои мономерии димер Photosystem II мебошанд), [4] 2AXT, 1S5L, 1W5C, 1ILX, 1FE1, 1IZL мебошанд.

Комплекси эволюционии оксиген макони оксидшавии об мебошад. Ин як кластери металло-оксо аст, ки аз чор иони марганец (дар ҳолати оксидшавии аз +3 то +4) [6] ва як иони калсийи калсий иборат аст. Вақте ки вай обро оксид мекунад, гази оксиген ва протонҳоро ба вуҷуд меорад, он пайдарпай чор электронро аз об ба як канори тирозин (D1-Y161) ва сипас ба худи P680 интиқол медиҳад. Он аз се зербахши сафеда, OEE1 (PsbO), OEE2 (PsbP) ва OEE3 (PsbQ) иборат аст, ки пептиди чоруми PsbR дар наздикӣ алоқаманд аст.

Аввалин модели сохтории маҷмааи кислород-эволютсия бо истифода аз кристаллографияи рентгенӣ аз кристаллҳои сафедаи яхкардашуда бо қарори 3.8Å дар соли 2001 ҳал карда шуд. [7] Дар давоми солҳои минбаъда ҳалли модел тадриҷан то 2.9Å афзоиш ёфт. [8] [9] [10] Дар ҳоле ки ба даст овардани ин сохторҳо худ як корнамоии бузург буд, онҳо комплекси таҳаввули оксигенро ба таври муфассал нишон надоданд. Дар соли 2011 OEC -и PSII ба дараҷаи 1,9Å ҳал карда шуд, ки панҷ атоми оксигенро ифода мекунад, ки ҳамчун пулҳои оксо, ки панҷ атомҳои металлӣ ва чаҳор молекулаи обро, ки ба кластери Mn4CaO5 пайваст шудаанд, дар ҳар як фотосистемаи II мономери зиёда аз 1300 молекулаи об пайдо кардаанд. ташкили шабакаҳои васеи пайвастагии гидроген, ки метавонанд ҳамчун каналҳо барои молекулаҳои протон, об ё оксиген хизмат кунанд. [11] Дар ин марҳила, пешниҳод карда мешавад, ки сохторҳое, ки бо кристаллографияи рентгенӣ ба даст оварда шудаанд, ғаразноканд, зеро далелҳо мавҷуданд, ки атомҳои марганец бо рентгенҳои шадиди истифодашуда коҳиш ёфта, сохтори мушоҳидашудаи OEC-ро тағйир медиҳанд. Ин тадқиқотчиёнро водор кард, ки кристаллҳои худро ба иншооти гуногуни рентгенӣ, бо номи лазерҳои рентгении ройгон электронҳо, ба монанди SLAC дар ИМА баранд. Дар соли 2014 сохтори дар соли 2011 мушоҳидашуда тасдиқ карда шуд. [12] Донистани сохтори Photosystem II кифоя набуд, ки он чӣ тавр кор мекунад. Ҳамин тавр, ҳоло мусобиқа барои ҳалли сохтори Фотосистемаи II дар марҳилаҳои гуногуни сикли механикӣ оғоз ёфт (дар зер баррасӣ мешавад). Айни замон сохторҳои ҳолати S1 ва ҳолати S3 тақрибан дар як вақт аз ду гурӯҳи мухталиф нашр карда шудаанд, ки илова кардани молекулаи оксигенро, ки O6 байни Mn1 ва Mn4 таъин шудааст, нишон медиҳанд, [13] [14] нишон медиҳанд, ки ин метавонад макони оксиген бошад комплекси таҳаввулёбанда, ки дар он оксиген тавлид мешавад.

Тақсимоти оби фотосинтетикӣ (ё эволютсияи оксиген) яке аз муҳимтарин аксуламалҳо дар сайёра мебошад, зеро он манбаи қариб ҳама оксигени атмосфера мебошад. Ғайр аз он, тақсимоти обии сунъии фотосинтетикӣ метавонад ба истифодаи самараноки нури офтоб ҳамчун манбаи алтернативии энергия мусоидат кунад.

Механизми оксидшавии об ба таври муфассал фаҳмида мешавад. [15] [16] [17] Оксидшавии об ба оксигени молекулавӣ истихроҷи чаҳор электрон ва чаҳор протон аз ду молекулаи обро талаб мекунад. Далелҳои таҷрибавӣ дар бораи он ки оксиген тавассути реаксияи даврии комплекси таҳаввулёбандаи оксиген (OEC) дар як PSII бароварда мешавад, аз ҷониби Пьер Ҷолиот ва дигарон оварда шудааст. [18] Онҳо нишон доданд, ки агар маводи фотосинтетикии ба торик мутобиқшуда (растаниҳои болоӣ, алафҳо ва цианобактерияҳо) ба як қатор дурахши гардиши ягона дучор оянд, эволютсияи оксиген бо давраи маъмулӣ муайян карда мешавад-чаҳор тербелаи хомӯшшуда бо максимум дар сеюм ва дурахши ҳафтум ва бо минимумҳо дар дурахши якум ва панҷум (барои баррасӣ, ба [19] нигаред). Бар асоси ин таҷриба, Бессел Кок ва ҳамкоронаш [20] сикли панҷ гузариши аз флешдор ба ном S-давлатҳо, тавсиф кардани чор ҳолати редокси ОЭК: Вақте ки чор эквиваленти оксидкунанда нигоҳ дошта мешаванд (дар С.4-давлат), OEC ба S -и асосии худ бармегардад0-давлат. Дар сурати набудани нур, OEC ба S "истироҳат мекунад"1 давлат С.1 Ҳолат аксар вақт ҳамчун "торик-устувор" тавсиф карда мешавад. С.1 Ҳолат асосан аз ионҳои марганец бо ҳолати оксидшавии Mn 3+, Mn 3+, Mn 4+, Mn 4+ иборат аст. [21] Дар охир, давлатҳои мобайнии S [22] аз ҷониби Ҷаблонский ва Лазар ҳамчун механизми танзимкунанда ва пайванди байни давлатҳои S ва тирозин З.

Дар соли 2012, Renger андешаи тағироти дохилии молекулаҳои обро ба оксидҳои маъмулӣ дар ҳолатҳои гуногуни S ҳангоми тақсимшавии об изҳор дошт. [23]

Ингибиторҳои PSII ҳамчун гербицидҳо истифода мешаванд. Ду оилаи асосии химиявӣ мавҷуданд, ки триазинҳо аз хлориди цианурӣ [24], ки аз онҳо атразин ва симазин бештар истифода мешаванд ва мочевинаҳои арилӣ, ки хлортолурон ва диурон (DCMU) доранд. [25] [26]


8.9А: Сианобактерияҳо - Биология

Цианобактерияҳо як гурӯҳи аҷиби бактерияҳо мебошанд, ки барои мустамлика кардани қариб ҳама муҳити сайёраи мо мутобиқ шудаанд. Онҳо ягона прокариотҳое мебошанд, ки қодиранд фотосинтези оксигенӣ дошта бошанд, ки то 20-30% ҳосилнокии фотосинтетикии Заминро ташкил медиҳанд. Онҳо метавонанд системаҳои ҳосилхезии худро ба тағирот дар шароити мавҷудаи нур мутобиқ созанд, нитрогенро ислоҳ кунанд ва ритми сиркадианӣ дошта бошанд. Илова бар ин, бисёре аз намудҳои цианобактерияҳо ҳаракати парвозро нишон медиҳанд ва метавонанд ба намудҳои махсуси ҳуҷайраҳо, ки гетероциста ном доранд, фарқ кунанд ва баъзеи онҳо симбиотикӣ мебошанд. Ба туфайли талаботи оддии ғизоӣ, пластикии метаболикии онҳо ва генетикаи тавонои баъзе штампҳои модел, цианобактерияҳоро метавон барои истифода ба сифати фабрикаҳои ҳуҷайраҳои микробҳо барои гирифтан ва нигоҳдории карбон ва барои истеҳсоли устувори метаболитҳо ва сӯзишвории биологӣ истифода бурд. Фаҳмидани биологияи ҳуҷайраҳои онҳо як қадами муҳим барои ноил шудан ба ин аст.

Дар ин китоб олимони варзида ва муҳаққиқони ҷавон мавзӯъҳои калидии ҷории биологияи ҳуҷайраҳои сианобактерияро баррасӣ мекунанд, то шарҳи саривақтиро пешниҳод кунанд. Мавзӯъҳои фаро гирифташуда дар бар мегиранд: тақсимоти ҳуҷайраҳои пасзаминаи ҳуҷайра лифофаи ҳуҷайраҳои лифофаи сафедаи мембранаи тилакоид, интиқол ва транслокацияи гликогении карбоксисома гликоген ҳамчун нигаҳдории динамикии ҳаракати цианофитини гази фотосинтетикӣ, ки дар цианобактерияҳои ячейка ва филаментӣ мебошанд ҳуҷайраҳое, ки ба сафедаҳо дар цианобактерияҳои гетероцист ташаккул меёбанд.

Ин матни муосир барои ҳамаи онҳое, ки дар ин соҳа кор мекунанд, як манбаи арзишманд хоҳад буд ва барои ҳама китобхонаҳои микробиология тавсия дода мешавад.

"Ин манбаъ иттилооти муосирро пешниҳод мекунад. Асосҳо ва он чизеро, ки ҳоло маълуманд ва таҳқиқ мешаванд, пешниҳод мекунад, ки барои пешрафти минбаъда замина фароҳам меорад" аз News News June 2014

"Ман ин китобро ба ҳар як донишҷӯ ва олиме, ки бо сианобактерияҳо кор мекунанд, тавсия медиҳам ва ман мутмаинам, ки он то даҳ сол боз хонда мешавад." Аз Biospektrum (2014) 20: 827-828.

Ин барраси донишҳои кунуниро дар бораи хосиятҳои кимиёвӣ ва сохтори захираҳои гликоген ва крахмал монанд дар цианобактерияҳо, энзимология ва танзими биосинтез ва таназзули гликоген ва функсияи мубодилаи гликоген дар цианобактерияҳо ҷамъбаст мекунад. Таваҷҷӯҳи махсус ба нақшҳои он дар самаранокии фотосинтетикӣ, дар ҷараёни хлорози нитроген ва ҳолати мӯътадили аксуламалҳои анаболикӣ ва катаболикӣ, хусусан дар шароити нобаробар афзоиш, ҷалб карда мешавад.

7,5 кДа) як протеини метаморфӣ буда, ду конформацияро дар димери асимметрӣ қабул мекунад. Инҳо ба лентаи амилоид (яъне, кушода, салиб-&бета) ҷамъ мешаванд, ки дар атрофи меҳвари весикула дар спирали наонқадар печонида мешаванд ва чеҳраи алифатиро ба дарун пешкаш мекунанд. Интизор меравад, ки ин чеҳраи алифатикӣ бухоршавии оби моеъро аз дохили везикулаҳои навбунёд ба вуҷуд меорад ва конденсатсияи обро дар дохили весикулҳои баркамол пешгирӣ мекунад. Протеини дуввуми GvpC, ба қабати GvpA часпида, онро тақвият медиҳад. Дар бораи он ки чӣ тавр дигар аъзоёни ин созмон чизҳои зиёдеро бояд омӯхт gvp кластери генҳо бо ду сафедаи асосии сохторӣ дар васл ва ҷудо кардани весикулаҳо ҳамкорӣ мекунанд. Чунин факт ҷолиби диққат аст, ки сарфи назар аз хосиятҳои амилоидҳои весикулаҳо, ҳуҷайраҳо қодиранд онҳоро аз байн баранд, то дар сутуни об фуроянд ва аз афташ сафедаи весикулаҳои пошхӯрдаро дубора коркард кунанд.

(EAN: 9781908230386 9781908230928 Мавзӯъҳо: [микробиология] [бактериология] [микробиологияи муҳити зист])


Сианобактерияҳо: пайдоиш, морфология ва сохтори ҳуҷайра

Цианобактерияҳо ё алафҳои кабуди кабуд яке аз организмҳои муваффақтарини au & shytotrophic дар рӯи замин мебошанд, ки ҳама намуди муҳитҳоро азхуд кардаанд - оби тоза, оби баҳр, ботлоқҳои шӯр, сангҳои тареву, танаҳои дарахтон, хокҳои тареву чашмаҳои гарм, обҳои яхкардашуда.

Фаровонии онҳоро метавон аз он муайян кард, ки баҳри сурх пас аз ранге, ки аз ҷониби сианобактерияҳои планктонии ранги сурх, ки бо номи Trichodesmium erythraeum маъруф аст, номгузорӣ шудааст.

Цианобактерияҳо аз ҳама организмҳои мустақили фотосинтетикӣ мебошанд. Онҳо метавонанд, дар он ҷо ва аз ин рӯ, дар ҳар гуна муҳит ва дар ҳар як намуди субстрат зиндагӣ кунанд. Аз ин сабаб, онҳо яке аз аввалин мустамликадорони минтақаҳои бесамар мебошанд. Аксари онҳо қобилияти мустаҳкам кардани нитроген доранд.

Морфологияи цианобактерияҳо:

Цианобактерияҳо метавонанд як ҳуҷайравӣ, мустамликавӣ ё филаментӣ бошанд. Ҳар як ришта аз ғилофаки луоб ва як ё якчанд риштаҳои ҳуҷайра иборат аст, ки трихомаҳо номида мешаванд.

Филаментҳои трихомаи якхела метавонанд боз ду навъ бошанд: гомоцистӣ (= тафриқашуда, масалан, осциллятория) ва гетероцистӣ (= фарқкунанда, дорои гетероцистҳо, масалан, Носток). Спирулина дорои риштаи спирали печонидашуда мебошад. Дар баъзе ҳолатҳо колонияҳо инкишоф меёбанд, масалан, Nostoc.

Флагелла вуҷуд надорад, аммо дар як қатор цианобактерияҳо ҳаракатҳои лағжиш маълуманд. Номи Осциллятория ба як алгаи кабуди кабуди кабуд дар асоси вимпел ба монанди ҳаракатҳои ларзиши минтақаи пешаш дода шудааст.

Сохтори ҳуҷайраҳои цианобактерияҳо:

Ҳуҷайраҳои сианобактерӣ нисбат ба бактерияҳо калонтар ва муфассалтар мебошанд. Сохтори ҳуҷайра одатан прокариот аст - як ташкилоти лифофа бо девори пептидогли ва сикан, ДНК -и бараҳна, рибосомаҳои 70S ва набудани сохторҳои бо мембранаҳо алоқаманд ба монанди ретикулуми эндоплазмавӣ, митохондрия, ҷасадҳои Голги, пластидҳо, лизосомаҳо, ширу вакуолҳо.

Девори ҳуҷайра аз чор қабат иборат аст, ки дар пептидогликан дар қабати сек & shyond мавҷуданд. Дар қисми берунии прото & шиплас як қатор тилакоидҳои фотосин ва шитетикӣ мавҷуданд. Он хромоплазма номида мешавад. Тилакоидҳо дар цитоплазма озодона хобидаанд. Дар мембранаҳои онҳо хлорофилл а, каротин ва ксантофилл мавҷуданд. Хлорофилл б мавҷуд нест.

Ба мембранаҳои тиракоид гранулаҳои хурде пайваст мешаванд, ки бо номи phycobilisomes маъруфанд. Охирин дорои пигментҳои иловагии фотосинтетикӣ бо номи phycobilins мебошанд. Фикобилинҳо аз се намуд иборатанд: фикоцианин (кабуд), аллофикоцианин (кабуд) ва фикоэрит ва ширин (сурх).

Ташаккули дифференсиалии phycobilins рангҳои мушаххасеро ба вуҷуд меорад, ки барои ҷабби миқдори максималии радиатсияи офтоб мутобиқ карда шудаанд. Аз ин рӯ, цианобактерияҳо на ҳамеша сабзи кабуд доранд. Онҳо метавонанд арғувон, бунафш, қаҳваранг ва ғайра ба назар расанд.

Ба ҷои вакуолҳои маъмул ё вакуолҳои ширӣ, вакуолҳои газ ё псевдо-вакуолҳо пайдо мешаванд. Ҳар як вакуоли газ аз як қатор воҳидҳои субмикроскопӣ иборат аст, ки онҳоро весикулаҳои газ меноманд. Вакуолҳои газ ҳамчун экрани рӯшноӣ фаъолият мекунанд, ки механизми танзими шиноварӣ ва қувваи пневматикиро таъмин мекунанд.

ДНК -и бараҳна, даврашакл ва дугонаи занҷирӣ, ки одатан дар қисми марказии цитоплазма бо номи центроплазма печонида шудааст. ДНК -и печонидашуда ба як хром ва сисомаи организмҳои олӣ баробар аст. Он одатан нуклеоид номида мешавад. Мисли бактерияҳо, ба ғайр аз нуклеоид, сегментҳои хурди ДНК -и даврӣ низ пайдо шуда метавонанд.

Онҳо ҳамчун плазмидҳо ё транспозонҳо маълуманд. 70S рибосомаҳо дар ин ҷо ва дар он ҷо рух медиҳанд. Гурӯҳи нимдоира аз мембранаҳои печонидашуда аксар вақт мембранаи плазмаро бо нуклеоид мепайванданд. Он ҳамчун ламелла маълум аст. Дар ҳуҷайраҳо чор намуди дохилшавӣ ба амал меояд. Онҳо α-гранулаҳо (крахмали цианофикӣ), β-гранулаҳо (қатраҳои липидҳо), гранулҳои волютинӣ ва ҷисмҳои бисёрсоҳа (рибулоза бифосфат карбоксилаза) мебошанд.

Гетероцистаи цианобактерияҳо:

Ин як ҳуҷайраи калони ғафси рангаи ғафси ғафси девордор аст, ки дар терминал, интеркалярӣ ё паҳлӯӣ дар цианобактерияҳои филаментӣ, масалан, Nostoc пайдо мешавад. Девори ғафс барои оксиген гузаранда нест, аммо ба нитроген мегузарад. Пӯсти луобӣ мавҷуд нест. Фотосистемаи II мавҷуд нест.

Тилакоидҳо phycobilisomes надоранд. Аз ин рӯ, фотосинтез вуҷуд надорад, аммо фотофосфоризатсияи даврӣ ба амал меояд. Гетероцист аз ғизои худ ба растаниҳои ҳамсоя ва ҳуҷайраҳои шитоб вобаста аст. Он дорои фермент нитрогеназа мебошад. Heterocyst барои иҷрои фикси нитроген тахассус дорад.

Нашри дубораи цианобактерияҳо:

Сианобактерияҳо асосан бо усулҳои асексуалӣ афзоиш меёбанд. Охиринҳо тақсимоти бинарӣ, тақсимшавӣ бо ташаккули сегментҳои хурде бо номи гормоногонҳо (гормоногония), гормоноспораҳо, акинетҳо, эндоспораҳо, наноцитҳо, экзоспораҳо ва ғайра мебошанд.

Нашри ҷинсии маъмулӣ, ки ташаккул ва омезиши гаметаҳоро дар бар мегирад, вуҷуд надорад, аммо ба монанди бактерияҳо, рекомбинатсияи генҳо метавонад бо се намуди усули парасексуалӣ - конъюга, трансформатсия ва трансдуксия ба амал ояд.


Навъҳои нави цианобактерияҳо ҳаёти барвақтро нишон медиҳанд

Anthocerotibacter panamensis, як намуди нав кашфшудаи сианобактерияҳо метавонад ба муҳаққиқон дар омӯзиши субҳи фотосинтези оксиген кӯмак расонад. Кредит: Фай-Вей Ли

Цианобактерияҳо яке аз қаҳрамонони бемаънии ҳаёт дар рӯи замин мебошанд. Онҳо бори аввал барои иҷрои фотосинтез тақрибан 2,4 миллиард сол пеш эволютсия шуда, ба атмосфера тонна оксигенро интиқол доданд - ин давра ҳамчун ҳодисаи бузурги оксигенатсия маълум аст, ки ба эволютсияи шаклҳои бисёрҳуҷайравии ҳаёт имкон дод.

Таҳти роҳбарии узви факултети BTI Фай-Вей Ли, муҳаққиқон як намуди нави сианобактерияҳоро кашф карданд, ки метавонад антосеротибактер панаменсисро равшан созад, ки чӣ тавр фотосинтез барои эволютсияи олам, тавре ки мо медонем, рушд ёфтааст. Ин асар дар Биологияи ҷорӣ 13 май.

"Мо ҳеҷ гоҳ ният надоштем, ки як намуди навро кашф кунем" гуфт Ли. "Ин як садамаи куллӣ буд."

Лабораторияи ӯ дар лоиҳаи ҷудо кардани сианобактерияҳо аз растаниҳои шох кор мекард ва дар як намуна аз ҷангали боронгари Панама чизи аҷиберо пай бурд. Муҳаққиқон ДНК -и цианобактерияро пайдарпай карда, муайян карданд, ки он ба гурӯҳи Глоэобактерия тааллуқ дорад, ки хеле нодир аст.

"Пеш аз ин кашфиёт, танҳо ду намуди глоэобактерияҳо ҷудо карда шуда буданд" гуфт Ли. "Инчунин гурӯҳи сеюми намудҳои бефарҳанг аз минтақаҳои Арктика ва Антарктика вуҷуд дорад, аммо ҳеҷ кас намедонад, ки дар ин гурӯҳ чанд намуд мавҷуд аст."

Глоеобактерияҳо аз Фикобактерияҳои бештар омӯхташуда тақрибан 2 миллиард сол пеш ҷудо шуданд. Ин ду гурӯҳ фарқиятҳои зиёд доранд ва A. panamensis баъзе хислатҳоро бо ҳар кадоме тақсим мекунанд.

Anthocerotibacter panamensis, як навъи нав кашфшудаи цианобактерияҳо, метавонанд ба муҳаққиқон дар омӯзиши субҳи фотосинтези оксигенӣ кумак кунанд. Кредит: Фай-Вей Ли

Ба монанди дигар Глоэобактерияҳо, намуди нав аз тилакоидҳо-қисмҳои бо мембрана басташуда, ки макони аксуламалҳои рӯшноии фотосинтез дар Фикобактерияҳо ва растаниҳо мебошанд, намерасад.

"Акнун мо метавонем итминон дошта бошем, ки тилакоид дар Phycobacteria пайдо шудааст" гуфт Ли.

Аз тарафи дигар, A. panamensis каротиноидҳоро месозад - як гурӯҳи пайвастагиҳое, ки организмро аз осеби офтоб муҳофизат мекунанд - ба таври шабеҳ ба Фикобактерияҳо ва растаниҳо, вале аз глоеобактерияҳои дигар фарқ мекунанд.

"Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ин роҳи хоси биосинтези каротиноидҳо дар аҷдодони ҳама цианобактерияҳо пайдо шуда, сипас дар баъзе глоеобактерияҳо гум шудааст" гуфт Ли.

Ли гуфт, ки яке аз бозёфтҳои ҷолиб он аст, ки A. panamensis хеле кам генҳо дорад, ки сафедаҳоро, ки аксуламалҳои вобаста ба рӯшноиро иҷро мекунанд, рамз мекунад. The researchers found that the new species could still perform photosynthesis, but very slowly, which could be of interest to synthetic biologists.

"If you want to build a complete set of photosynthetic machinery with the fewest necessary components, then this species could inform how to do that," said Li. "Anthocerotibacter has a minimal set of photosystem subunits, but it still functions."


Supplementary Material

This research was entirely supported by the Indiana METACyt Initiative of Indiana University, funded in part through a major grant from the Lilly Endowment, Inc.

We thank Charles Clark for his help in conducting the growth rate experiments, Animesh Shukla for assistance with the bioinformatics analysis, Jon Karty for help with the HPLC and mass spectrometric analyses, and all of the members of the Kehoe laboratory for helpful discussions and thoughtful comments.


Видеоро тамошо кунед: Video về vi khuẩn và kháng thuốc (Сентябр 2022).


Шарҳҳо:

  1. Darrin

    Ин таассуф аст, ки чизе нест, ки ман ба шумо кӯмак карда наметавонам. Ман умедворам, ки шумо дар ин ҷо кӯмак хоҳед кард. Ноумед нашавед.

  2. Keenon

    Шумо хато мекунед? Ман таклиф мекунам, ки онро мухокима кунам.

  3. Yozshubei

    Definitely the perfect answer

  4. Azekel

    Бе гуфтан ҳам рӯшан аст.

  5. Huntingtun

    Well done, the brilliant idea

  6. Fogerty

    Ронанда ба дугона. Маладца!!!!!



Паём нависед