Химики синтезировали циклический полипорфирин с 24 звеньями
Британские химики с помощью темплатного синтеза получили полипорфириновый циклический олигомер, состоящий из 24 порфириновых звеньев и одной бутадииновой связки. Ученые изучили способность полученного вещества поглощать излучение и флуоресцировать, а еще посмотрели на его молекулы под микроскопом. Исследование опубликовано в Nature Chemistry.
Порфиринами называют циклические производные пиррола, в которых несколько пиррольных колец соединены атомами углерода в цикл. Порфириновые фрагменты часто встречаются в живых организмах. Например, в белке гемоглобине часть активных центров представляют собой порфириновые кольца с координированными ионами железа. А еще на основе порфирина построены молекулы хлорофилла, но в его случае внутри порфирина находится ион магния.
С помощью молекул хлорофилла фотосинтезирующие организмы поглощают и преобразуют энергию солнечного света, которую потом используют в своих целях.
Причем эти «антенны», которыми организмы поглощают солнечный свет, могут быть построены совершенно по-разному. Например, это могут быть вытянутые цепочки из молекул хлорофилла, между которыми встроены фрагменты белков. А иногда молекулы хлорофилла расположены по кругу в несколько слоев. И чтобы изучать то, как живые организмы поглощают энергию света, химики синтезируют порфириновые цепочки, похожие на те, которые используют фотосинтезирующие организмы.
Этим занялись и химики под руководством Гарри Андерсона (Harry L. Anderson) из Оксфордского университета. Они решили синтезировать циклический олигомер наподобие того, какой встречается у фотосинтезирующих пурпурных бактерий.
Ученые начали с компьютерного моделирования — они хотели выяснить, какого размера кольцо будет достаточно устойчиво, чтобы его можно было синтезировать. Они выяснили, что кольца небольшого размера совсем неустойчивы — химические связи в них имеют слишком нехарактерную геометрию. Напротив, большие кольца с 24 порфириновыми фрагментами по расчету оказались вполне устойчивы, и химики принялись за их получение.
Чтобы провести циклизацию такой большой порфириновой цепочки, химикам нужно было найти подходящий лиганд. Он мог бы координироваться к ионам металла внутри порфириновых колец и «стягивать» концы порфириновой цепочки друг к другу. Это привело бы к более легкой циклизации.
Чтобы этот план осуществить, химики получили два связанных порфириновых кольца, в центре которых находились ионы цинка. Затем химики взяли лиганд на основе пиридина, способный двумя атомами азота координировать ионы цинка. Они измерили константу связывания этого лиганда с цинковым комплексом, и она оказалась очень большой — около 106 литров на моль. Поэтому лиганд для макроциклизации ученые решили взять тоже пиридиновый — уж очень он хорошо связывался и подходил по геометрии.
Затем, чтобы найти лучший вариант, химики промоделировали взаимодействие нескольких лигандов с порфириновой цепочкой на компьютере. Наиболее подходящий по расчету лиганд состоял из 12 пиридиновых колец, связанных длинными цепочками углеродов и бензольных колец с центральным бензольным кольцом.
Далее химики попробовали провести темплатный синтез порфиринового олигомера. Они взяли порфириновую цепочку из 24 звеньев, добавили к ней два эквивалента лиганда, а затем медный и палладиевый катализаторы. В результате два конца цепочки объединились бутадииновой связкой, и циклический комплекс успешно получился. Затем ионы цинка вытеснили из него избытком пиридина — в результате получился порфириновый олигомер. За счет того что целевая молекула оказалась очень большой с внутренним диаметром около 7 нанометров, химикам удалось посмотреть на нее в сканирующий туннельный микроскоп.
В результате химики получили порфириновый олигомер из 24 звеньев. Исследование его флуоресцентных свойств показало, что он способен принимать и передавать на бутадииновый фрагмент до 30 процентов полученной энергии света.
Ранее мы рассказывали о том, как химики получили циклический молекулярный узел с 12 перекрестьями.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Ученые впервые измерили силу зеленых «легких» планеты
https://ria.ru/20170405/1491572806.html
Ученые впервые измерили силу зеленых «легких» планеты
Ученые впервые измерили силу зеленых «легких» планеты — РИА Новости, 05.04.2017
Ученые впервые измерили силу зеленых «легких» планеты
. Ученые впервые измерили то, как много углекислоты поглощают все растения Земли в целом, и пришли к выводу, что эффективность фотосинтеза повысилась на 30% за… РИА Новости, 05.04.2017
2017-04-05T20:00
2017-04-05T20:00
2017-04-05T20:01
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/143946/02/1439460284_0:254:4928:3026_1920x0_80_0_0_ff7a9aff4808b45ca04f94c05f667c5a.jpg
сша
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2017
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/143946/02/1439460284_278:0:4651:3280_1920x0_80_0_0_4c8b4e2ed15e19259c897f65d7f06f61.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
земля — риа наука, сша
Земля — РИА Наука, Наука, США
МОСКВА, 5 апр – РИА Новости. Ученые впервые измерили то, как много углекислоты поглощают все растения Земли в целом, и пришли к выводу, что эффективность фотосинтеза повысилась на 30% за последние сто лет и достигла рекордных значений благодаря глобальному потеплению, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
«Вся жизнь на нашей планете зависит от того, насколько эффективно работает фотосинтез у растений. Наблюдения за тем, с какой скоростью растет флора и как эффективно она перерабатывает углекислоту, должно стать главной задачей человечества в будущем», — заявил Эллиотт Кэмпбэлл (Elliott Campbell) из университета Калифорнии в Мерседе (США).
Первые фотосинтезирующие организмы на Земле, сине-зеленые бактерии, появились примерно 2,4 миллиарда лет назад, и с тех пор представители флоры являются доминирующими живыми существами на планете.
Их появление, как сегодня считают ученые, вызвало первое массовое вымирание жизни, однако сегодня от растений, планктона и микробов зависят жизни всех животных и прочих организмов.
Ученые: искусственный фотосинтез скоро заменит нефть и газ
15 сентября 2015, 13:51
То, как много углекислоты поглощают растения, начало интересовать ученых после открытия того, что рост доли СО2 в атмосфере привел к заметному росту среднегодовых температур. Сегодня биологи считают, что растения уже начали поглощать больше углекислого газа по мере роста его концентрации в воздухе, однако что именно произойдет в будущем и как на это отреагирует вся флора Земли в целом, пока никто не знает.
Кэмпбелл и его коллеги сделали первый шаг к точной оценке того, как «легкие планеты» прореагируют на дальнейший рост концентрации СО2 в воздухе, придумав остроумную методику для оценки того, насколько эффективно работает фотосинтез на уровне всей флоры в целом.
Ученые обратили внимание на то, что растения поглощают не только СО2, но и так называемый карбонил-сульфид – соединение, серы, кислорода и углерода (COS), которое появляется в атмосфере в результате разложения останков органики.
Единственным «потребителем» этого вещества в природе, как объясняет Кэмпбелл, являются растения, что позволяет использовать концентрацию COS в качестве надежного индикатора их фотосинтетической активности.
Биологи открыли уникальную «коллективную» форму фотосинтеза
9 января 2017, 13:00
Руководствуясь этой идеей, ученые отправились в Антарктику и собрали там образцы льда и снега, формировавшиеся на протяжении последних 53 тысяч лет. В этих льдах и спрессованной снежной массе, как объясняют климатологи, сохранились пузырьки воздуха, концентрация карбонил-сульфида в которых подскажет, как активно растения поглощали СО2 в то время, когда сформировались эти залежи.
Анализ их содержимого показал, что уровень фотосинтетической активности растений оставался на стабильном уровне на протяжении почти всей истории человечества, за исключением 20 века. За последние 70 лет, как отмечают ученые, эффективность фотосинтеза растений выросла на 31-36%, что, вероятно, связанно с повышением в концентрации СО2 в воздухе.
Подобная оценка заметно выше предыдущих предсказаний, хотя и укладывается в текущие прогнозы того, как растения будут реагировать на изменение климата.
Растения используют квантовые эффекты для усиления фотосинтеза
21 июня 2013, 09:00
«Есть соблазн считать, что наши результаты указывают на то, что климат Земли скоро стабилизируется сам по себе, реагируя на повышение в концентрации СО2. Но на самом деле наши выводы говорят о том, что повышенной эффективности растений все равно будет недостаточно для компенсирования антропогенных выбросов парниковых газов. Иными словами, природные «тормоза» недостаточно сильны для этого. Нам нужно понять, как мы можем им помочь», — заключает Джо Берри (Joe Berry) из Института науки Карнеги в Вашингтоне (США).
В чем разница между фотосинтезом и хемосинтезом?: Ocean Exploration Facts: NOAA Ocean Exploration
Фотосинтез и хемосинтез — это процессы, посредством которых организмы производят пищу; фотосинтез осуществляется за счет солнечного света, а хемосинтеза — за счет химической энергии.
Чтобы просмотреть это видео, включите JavaScript и рассмотрите возможность перехода на веб-браузер, поддерживающий видео HTML5
Большая часть жизни на планете основана на пищевой цепи, которая вращается вокруг солнечного света, поскольку растения производят пищу посредством фотосинтеза. Однако в глубинах океана нет света и, следовательно, нет растений; таким образом, вместо того, чтобы солнечный свет был основной формой энергии, химическая энергия производится посредством хемосинтеза. Места с хемосинтезирующими организмами могут стать оазисами жизни в окружающей среде, часто лишенной пищи.
Экосистемы зависят от способности некоторых организмов превращать неорганические соединения в пищу, которую другие организмы затем могут использовать (или есть!). Большая часть жизни на Земле основана на пищевой цепи, которая вращается вокруг Солнца, поскольку растения используют солнечный свет для производства пищи посредством фотосинтеза.
Однако в среде, где нет солнечного света и, следовательно, нет растений, организмы вместо этого полагаются на первичную продукцию посредством процесса, называемого хемосинтезом, который работает на химической энергии. Вместе фотосинтез и хемосинтез питают всю жизнь на Земле.
Фотосинтез происходит в растениях и некоторых бактериях везде, где есть достаточно солнечного света, будь то на суше, на мелководье или даже внутри и под чистым льдом. Все фотосинтезирующие организмы используют солнечную энергию для превращения углекислого газа и воды в сахар (пищу) и кислород: CO 2 + 6H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2 .
Хемосинтез происходит в бактериях и других организмах и включает использование энергии, высвобождаемой в результате неорганических химических реакций, для производства пищи. Все хемосинтетические организмы используют энергию, высвобождаемую в результате химических реакций, для производства сахара, но разные виды используют разные пути.
Наши знания о хемосинтетических сообществах относительно новые, они были обнаружены в ходе исследования океана, когда люди впервые обнаружили отверстие на глубоководном дне океана в 1977 году и обнаружили процветающее сообщество там, где не было солнечного света. С тех пор хемосинтетические бактериальные сообщества были обнаружены в горячих источниках на суше и на морском дне вокруг гидротермальных жерл, холодных просачиваний, туш китов и даже затонувших кораблей. Никому и в голову не пришло их искать, но эти общины существовали всегда.
фотосинтезирующие организмы | Физиология растений и клеток
Этот специальный выпуск (том 57, выпуск 7) журнала «Физиология растений и клеток» организован и редактируется Дзюнъити Мано, Цуёси Эндо и Чикахиро Мияке и показывает, как растения и водоросли справляются со световым стрессом.
. Этот выпуск посвящен покойному профессору Кози Асаде, чья работа была посвящена пониманию фотоингибирования фотосинтеза, регуляции фотосинтеза посредством альтернативных потоков электронов и метаболического пути удаления АФК в хлоропластах, который более широко известен как круговорот вода-вода.
От редакции: Как фотосинтезирующие организмы справляются со световым стрессом? Дань уважения покойному профессору Кози Асада
Дзюнъити Мано, Цуёси Эндо и Чикахиро Мияке
*Бесплатно*
Этот специальный выпуск посвящен «Как фотосинтезирующие организмы справляются со световым стрессом?»
Циклы вода-вода в микроводорослях
Жиль Кюрьен, Серена Флори, Валерия Вилланова, Леонардо Магнески, Сесиль Джустини, Джорджио Форти, Мишель Матринге, Димитрис Петрутсос, Марсель Кунц, Джованни Финацци 9005 В этом обзоре мы суммируем современные знания о возникновении и регулировании так называемых циклов вода-вода, т. е. восстановления молекулярного кислорода за счет фотосинтетического потока электронов, генерируемого светом. Мы сосредоточимся на различных механизмах, позволяющих протекать этим реакциям, и подчеркнем их значимость для водорослей и (в меньшей степени) для адаптации растений к абиотическому стрессу.
Генерация АФК в пероксисомах и их роль в передаче клеточных сигналов
Луис А. дель Рио и Эдуардо Лопес-Уэртас
окислительный тип метаболизма и выполняют ключевые функции в эукариотических клетках. В данном обзоре анализируется образование различных АФК в пероксисомах растений (H 2 O 2 , O 2 ·- и 1 O 2 ) и его регуляция, различные антиоксидантные системы, присутствующие в этих органеллах, и протеомика метаболизма АФК в контексте функции пероксисом как источника сигнальных молекул АФК, которые могут участвовать в метаболизме клеток растений.
Разнообразие и эволюция функций аскорбатпероксидазы в хлоропластах: больше, чем просто классический антиоксидантный фермент?
Таканори Марута, Ёсихиро Сава, Сигеру Шигеока и Такахиро Исикава
Аскорбатпероксидазы (APX) считались узким местом в круговороте вода-вода в хлоропластах из-за их восприимчивости к повреждениям H 2 O 2 . Биохимические, генетические и молекулярно-структурные исследования показали, что восприимчивость к APXs была приобретена в ходе эволюции растений, что может позволить гибко использовать H 2 O 2 в качестве сигнальной молекулы у растений. Как хлоропластные APX опосредуют реакцию на световой стресс, не совсем ясно, поскольку они действуют как защита от окислительного стресса и регуляторы передачи сигналов.
Пластидная терминальная оксидаза как путь к повышению устойчивости растений к стрессу – известные известные и известные неизвестные тилакоидная мембрана.
Мы до сих пор мало знаем о его функционировании in vivo, однако есть свидетельства того, что у некоторых видов он может играть важную роль в защите листьев от стресса. В этом обзоре рассматриваются наши текущие знания и обсуждается, как эта функция может быть использована для повышения устойчивости к стрессу у сельскохозяйственных культур.
Механизмы восстановления кислорода в терминальном редуцирующем сегменте фотосинтетической электрон-транспортной цепи хлоропластов
Козулева М.А., Иванов Б.Н. что неизбежно в современной атмосфере Земли, приводит к образованию O 2 ·− и H 2 O 2 . В обзоре описана редукция O 2 в фотосинтетической электрон-транспортной цепи хлоропластов с акцентом на основной участок процесса. Знание его механизмов помогает понять как эволюцию фотосинтетического аппарата в направлении минимизации/контроля утечки электронов на O 2 и пути регуляции метаболических процессов с помощью АФК.
Выяснение механизмов фотозащиты PSI от фотоингибирования флуктуирующего света
Masaru Kono and Ichiro Terashima
Важность фотосинтетических альтернативных путей электронов в защите PSI от фотоингибирования флуктуирующим светом была предложена, но защитные механизмы были предложены до конца не выяснено. Здесь мы показываем, что циклический поток электронов вокруг PSI (CEF-PSI) способствует ослаблению ограничения со стороны акцептора и ускорению ограничения со стороны донора при воздействии флуктуирующего света. Эти данные свидетельствуют о том, что CEF-PSI играет ключевую роль в уравновешивании этих ограничений.
Редокс-зависимая конформационная динамика декамерного 2-цистеинового пероксиредоксина и его взаимодействие с циклофилином 20-3
Михаэль Либталь, Марсель Стрюве, Ксин Ли, Ивонн Хертл, Даниэль Мейнард, Томас Хеллвег, Андреа Фихаузер и Карл-Йозеф Dietz
Хлоропластный 2-цистеинпероксиредоксин (2-CysPrx) устанавливает альтернативный цикл вода-вода и взаимодействует с циклофилином 20-3, регулятором синтеза цистеина в хлоропластах.
Здесь мы обнаружили, что 2-CysPrx переключается между восстановленным декамером и димером и каталитически неактивной гиперокисленной формой примерно после 250 оборотов в зависимости от pH. Данные подтверждают модель, в которой 2-CysPrx и Cyp20-3 образуют редокс-чувствительный регуляторный модуль под контролем значения pH стромы, редокс-состояния и дополнительных стромальных белковых факторов.
Митохондриальный альтернативный путь фотозащиты фотосистемы II связан с фотодыхательным путем
Chihiro K. Watanabe, Wataru Yamori, Shunichi Takahashi, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
Альтернативный дыхательный путь (AP). катализируемый альтернативной оксидазой (АОХ), может ослаблять фотоингибирование фотосистемы II (ФСII). В этом исследовании мы показали, что, когда цитохромный путь был частично ингибирован антимицином А, фотоингибирование ФС II ускорялось в 9Мутации 0009 Arabidopsis aox1a только в условиях фотодыхания. Наши результаты показывают, что АР ослабляет фотоингибирование в условиях высокой освещенности, поддерживая функциональный фотодыхательный путь.
Реактивные карбонильные формы активируют каспазо-3-подобную протеазу для инициации запрограммированной гибели клеток у растений вызывают запрограммированную гибель клеток (PCD) у растений. В этом исследовании было обнаружено, что RCS напрямую активирует каспазо-3-подобную протеазу (C3LP) и тем самым инициирует PCD в культивируемых клетках табака. Результаты дают конкретное биохимическое объяснение окислительного повреждения растений, важность которого широко признана, в то время как этот процесс еще предстоит четко решить.
Индуцированное восстановлением подавление потока электронов (RISE) в фотосинтетической электрон-транспортной системе Synechococcus elongatus PCC 7942
Keiichiro Shaku, Ginga Shimakawa, Masaki Hashiguchi, Chikahiro Miyake Overreduction of photosystem -9005 ускоряет производство активных форм кислорода (АФК) и, в свою очередь, АФК инактивирует PSI. Мы обнаружили, что восстановление цитохрома (Cyt) b 6 /f вызывает подавление потока электронов от Cyt 9.
0009 f для PSI и окисленного PSI. Мы предполагаем, что это подавление потока электронов вызвано снижением активности Q-цикла и играет важную роль в нарушении продукции АФК при окислении PSI.
Анализ донорной и акцепторной сторон фотосистемы I с помощью нового типа спектрофотометра с кинетическими светодиодными матрицами в режиме онлайн-деконволюции был ограничен смешанными сигналами P700, изменениями пропускания пластоцианина и ферредоксина в NIR. Мы представляем измерения с помощью спектрофотометра нового типа, который позволяет проводить деконволюцию этих электронных носителей в режиме онлайн. Новая методика открыла путь к более глубокому пониманию различных путей линейного и циклического переноса электронов в фотосистеме I.
Белок флаводия железа Flv3 функционирует как гомоолигомер во время стрессовой акклиматизации и отличается от гетероолигомера Flv1/Flv3, характерного для O , Наталья Батчикова, Анита Сантана-Санчес, Дорота Мут-Павлак, Мартин Хагеманн, Ева-Мари Аро и Ягут Аллахвердиева
У цианобактерий белки флаводдиелеза Flv1 и Flv3 участвуют в фотовосстановлении O 9от 0017 2 до H 2 O, без сопутствующего образования активных форм кислорода.
Эта реакция зависит от обоих белков Flv. Глобальные профили транскриптов мутанта Δ flv1 / Δ flv3 выявили подавление транскриптов механизма концентрации углерода и метаболизма азота при постоянном и колеблющемся освещении по сравнению с диким типом. В штаммах, избыточно продуцирующих исключительно Flv1 или Flv3, гомоолигомерные формы этих белков также функционируют при акклиматизации клеток к колеблющемуся свету, катализируя реакции с другими, пока еще не идентифицированными компонентами.
Распределение поглощенной световой энергии в фотосистеме II у мутантов NPQ арабидопсиса
Масахиро Икеучи, Фумихико Сато и Цуёси Эндо
регулируемые и нерегулируемые тепловыделения, представленные Φ NPQ и Φ f,D соответственно, остаются неоднозначными. Мы проанализировали резкие изменения этих двух параметров при переходе от темноты к свету на основе уравнения NPQ = Φ NPQ /Φ f,D . Мы обсуждаем полезность и ограничения модели распределения для измерений при естественном освещении.
Вклад функции PsbS и устьичной проводимости в температуру листьев у высших растений иметь решающее значение для нефотохимического тушения (NPQ) света, поглощаемого антеннами ФС II, и рассеяния тепла целыми листьями, однако последнее никогда не проверялось. Здесь мы исследовали динамику температуры листвы при различной интенсивности света, используя тепловизионную камеру высокого разрешения и мощный регулируемый светодиодный источник света. Мы показываем, что светозависимая динамика температуры листьев коррелирует с содержанием хлорофилла в листьях у различных видов растений. Далее, используя Нуль-мутанты PsbS , сверхэкспрессирующие трансгенные линии и специфический фотосинтетический ингибитор транспорта электронов (DCMU). Мы обнаружили, что PsbS и измеряемые модулированной флуоресценцией хлорофилла изменения значения NPQ не участвуют напрямую и не коррелируют с регуляцией лиственной лиственной лиственной лиственной динамики во время эпизодов чрезмерной световой энергии.
.
Взаимосвязь между фотохимическим и нефотохимическим тушением у шести видов цианобактерий выявила видовые различия в окислительно-восстановительном состоянии и общность видов в диссипации энергии
*Открытый доступ*
Масахиро Мисуми, Хироши Като, Тацуя Томо и Кинтаке Соноике
Перенос электронов цианобактериями при фотосинтезе и дыхании взаимодействует друг с другом в пуле пластохинона (PQ), пересекая два пути. Здесь мы показываем, что в темноте пул PQ у одних видов цианобактерий восстанавливается, а у других окисляется. Таким образом, степень метаболического взаимодействия зависит от вида. Однако развитие диссипации энергии при сильном освещении характерно для всех исследованных видов цианобактерий.
фотозащита по сравнению с фотоингибированием фотосистемы II в транспластомическом салате ( Lactuca sativa ), доминирующее накапливание астаксантина
Ritsuko fujii, Nami yamano, hideki hashiMoto, norihiko ilsaasta and lelemaro undame undame rithaasta-undemale undemale undipaaste undame и kен-lemide undemaro undemaro undifaasta and lemidalifi namlifi lemode undifaste and visawaasta-hisemal накапливают астаксантин и могут нормально расти практически без накопления встречающихся в природе фотосинтетических каротиноидов.