Re: Никуда не деться от нанотехнологийshkrobiusJuly 8 2018, 16:28:50 UTC
Ну, если так прикинуть, мы все продукты нанотехнологии...
Насчет самого эффективного способа я, кстати, не уверен. У таких бактерий (а их видовое разнообразие невелико - это редкий экотип) есть странная особенность, которая мне представляется загадочной.
Электрон, который они отбирают у железа течет по цепи, включающий https://en.wikipedia.org/wiki/Rusticyanin Это белок, содержащий медь. Он существенен для цепи, так как способствует превращению электронов в протоны (клетка "работает" на градиенте протонов). Бактерии процветают там, где болотная вода имеет не только высокое содержание железа, но и меди, а это не очень частая ситуация. Подходящие болота повторяют очертания самых старых пород (например, архейские породы на русском Севере). Если бы бактерии использовали другой переносчик заряда, они были бы более распространены по Европе, и у Скандинавии не было бы сравнительных преимуществ.
Т.е., викинги возникли из-за странных особенностей электронной цепи в подобных бактериях, способствующей отложениям болотного железа там, где жили викинги. Без доступного железа первая волна их распространения не была бы возможна.
С химической точки зрения это неудачный выбор, который ограничивает возможности расширения зоны обитания. Например, у растений в электронной цепи медь-содержащих белков нет. В среде обитания болотных бактерий есть много железа и марганца, и почти все белки в дыхательной цепи содержат эти элементы - с одним исключением.
Re: Никуда не деться от нанотехнологийvida_loucaJuly 8 2018, 17:34:13 UTC
Не могу ответить по существу и подробно, поскольку не работаю в этой области и не обладаю достаточно полной информацией. Но вот что хочу заметить: интересуясь в своё время проблемой "скрытого" изображения в серебряной фотографии, я обратил внимание на то, что огромное время жизни фотоэлектронов в эмульсии (и, значит, малоатомных кластеров серебра, из которых потом появляется негативное изображение при проявлении) обеспечивается суперионным состоянием серебра в наночастицах Ag2S. По поводу суперионного состояния наночастиц у меня есть собственные эксперименты, правда для частиц AgI. Знаю, что в других работах такое наблюдали для некоторых соединений Cu. Так вот хочу задать вопрос себе и Вам: "Не использовали ли бактерии соединения меди именно с этой целью - регулировать скорость переноса электронов в своих электрических цепях? Которые должны были соответствовать скоростям других процессов, происходящих в клетках?" Соответствие времён процессов может быть важным ещё и по другим соображениям. Видимо, так сложилось в процессе эволюции бактерий, что использование положительных ионов меди (вместо или прямо для получения протонов) явилось принципиально новым шагом в их развитии и жизнедеятельности. Причём шагом эффективным, иначе зачем было его совершать? И, возможно, расширение ареала обитания этих бактерий не было приоритетом для них в то время?
Если я говорю какую-нибудь ерунду, так прямо и скажите. Я не обижусь, поскольку в науке всё время приходится придумывать какую-то ерунду. :-)
Re: Никуда не деться от нанотехнологийshkrobiusJuly 8 2018, 18:39:36 UTC
Ерунду я и сам горазд нести, но у Вас, по-моему, правильный ход мысли.
Я несколько покривил душой, что такие медь-содержащие белки не встречаются в респираторных цепях. Это и так и не так. Хотя в растениях они не вовлечены напрямую в электронную цепь, они соединяют между собой две такие цепи - в фотосистеме-1 и фотосистеме-2. Там такие белки (пластоцианины) тоже переносят заряд между цитохромами. В бактериях есть схожие белки для денитрификации, и тоже с привлечением цитохромов. Обычно говорят, что такие переносчики заряда хороши тем, что (1) потенциал подходящий и (2) координационная сфера меди почти не меняется с изменением степени окисления, т.е. перенос электрона м.б. быстрым, т.к. не требует реорганизации медного комплекса. Это относительно редкое свойство, и комплексы меди в небольших белках в этом смысле привлекательны. Все же это не единственная возможность, и большинство бактерий обходится без подобных переносчиков заряда. Растицианин в этом смысле особенно странный белок, т.к. его редокс потенциал гораздо выше, чем у остальных таких медных белков (примерно на 0.3 В), т.е. это результат грубой подгонки какого-то медь-содержащего белка - переносчика заряда - под совершенно новую функцию (структура была значительно изменена, чтоб подобрать более высокий потенциал).
Во многих цианобактериях пластоцианинов нет, а их функцию выполняют c6 цитохромы. В других цианобактериях есть и те и другие. Когда меди много, используются пластоцианины, а когда мало - цитохромы c6. Вот это я понимаю, это рационально. И облигатную медь в растениях я тоже понимаю: эукариоты на то и эукариоты, что умеют запасаться впрок, это одно из их преимуществ над прокариотами. Облигатное использование меди в респираторной цепи бактерий без крайней на то необходимости я не понимаю, это чудно выглядит. Наверно, такая причина есть, но мне она не очевидна. Я не думаю, что в природе есть другие такие примеры. Эволюционные объяснения небольшая тут подмога. По этим теориям, бактерия, которая бы использовала цитохромы вместо цианинов получала бы колоссальное преимущество и вытеснила бы все остальные типы. Но этого не произошло. По какой-то причине там должны быть цианины (причем, необычные) и только цианины.
RE: Re: Никуда не деться от нанотехнологийmyugorJuly 8 2018, 19:55:08 UTC
По вашей ссылке говорится, что рустоцианин - белок у Tbc.ferroxidans, а он живет при pH 2-3, и тут меди может быть достаточно. Вы уверены, что к лептотрикса тоже именно он, а не цитохромы, aka "bioelectric wires"?
Re: RE: Re: Никуда не деться от нанотехнологийshkrobiusJuly 8 2018, 20:48:21 UTC
Я по Вашему совету посмотрел на пабмеде, но ничего определенного не могу найти ни в ту, ни в другую сторону. Может, я и ошибаюсь. Я полагал, что у всех таких бактерий один метаболизм; Вы правы - это м.б. неверно. "Трубочников" не умеют культивировать, и о них мало, что известно.
Если они не используют медь, то мое недоразумение, конечно, снимается. С pH я не совсем понял Вашу мысль: Вы предлагаете, что в кислой зоне болота всегда достаточно меди (из растений)? При таком низком pH, оксид не м.б. стабилен, там не откладывается "болотное железо". Мне кажется, удовлетворить условия, где эффективно идет отложение пористого гидроксида железа, не так просто.
Re: Никуда не деться от нанотехнологийlawyer_of_lieJuly 12 2018, 16:31:23 UTC
А вы только про растительные белки говорите и простейших?
Просто у моллюсков (и прочих) протопорфирины бывают и с медным ядром - в гемоцианине. Является аналогом гема (гемоглобина). Протопорфирины вообще очень интересны - витамин В12 (с кобальтом), гем (с железом), хлорофилл (с магнием) и тд.
Насчет самого эффективного способа я, кстати, не уверен. У таких бактерий (а их видовое разнообразие невелико - это редкий экотип) есть странная особенность, которая мне представляется загадочной.
Электрон, который они отбирают у железа течет по цепи, включающий
https://en.wikipedia.org/wiki/Rusticyanin
Это белок, содержащий медь. Он существенен для цепи, так как способствует превращению электронов в протоны (клетка "работает" на градиенте протонов). Бактерии процветают там, где болотная вода имеет не только высокое содержание железа, но и меди, а это не очень частая ситуация. Подходящие болота повторяют очертания самых старых пород (например, архейские породы на русском Севере). Если бы бактерии использовали другой переносчик заряда, они были бы более распространены по Европе, и у Скандинавии не было бы сравнительных преимуществ.
Т.е., викинги возникли из-за странных особенностей электронной цепи в подобных бактериях, способствующей отложениям болотного железа там, где жили викинги. Без доступного железа первая волна их распространения не была бы возможна.
С химической точки зрения это неудачный выбор, который ограничивает возможности расширения зоны обитания. Например, у растений в электронной цепи медь-содержащих белков нет. В среде обитания болотных бактерий есть много железа и марганца, и почти все белки в дыхательной цепи содержат эти элементы - с одним исключением.
Reply
Reply
Но вот что хочу заметить: интересуясь в своё время проблемой "скрытого" изображения в серебряной фотографии, я обратил внимание на то, что огромное время жизни фотоэлектронов в эмульсии (и, значит, малоатомных кластеров серебра, из которых потом появляется негативное изображение при проявлении) обеспечивается суперионным состоянием серебра в наночастицах Ag2S. По поводу суперионного состояния наночастиц у меня есть собственные эксперименты, правда для частиц AgI. Знаю, что в других работах такое наблюдали для некоторых соединений Cu.
Так вот хочу задать вопрос себе и Вам: "Не использовали ли бактерии соединения меди именно с этой целью - регулировать скорость переноса электронов в своих электрических цепях? Которые должны были соответствовать скоростям других
процессов, происходящих в клетках?" Соответствие времён процессов может быть важным ещё и по другим соображениям.
Видимо, так сложилось в процессе эволюции бактерий, что использование положительных ионов меди (вместо или прямо для получения протонов) явилось принципиально новым шагом в их развитии и жизнедеятельности. Причём шагом эффективным, иначе зачем было его совершать? И, возможно, расширение ареала обитания этих бактерий не было приоритетом для них в то время?
Если я говорю какую-нибудь ерунду, так прямо и скажите. Я не обижусь, поскольку в науке всё время приходится придумывать какую-то ерунду.
:-)
Reply
Я несколько покривил душой, что такие медь-содержащие белки не встречаются в респираторных цепях. Это и так и не так. Хотя в растениях они не вовлечены напрямую в электронную цепь, они соединяют между собой две такие цепи - в фотосистеме-1 и фотосистеме-2. Там такие белки (пластоцианины) тоже переносят заряд между цитохромами. В бактериях есть схожие белки для денитрификации, и тоже с привлечением цитохромов. Обычно говорят, что такие переносчики заряда хороши тем, что (1) потенциал подходящий и (2) координационная сфера меди почти не меняется с изменением степени окисления, т.е. перенос электрона м.б. быстрым, т.к. не требует реорганизации медного комплекса. Это относительно редкое свойство, и комплексы меди в небольших белках в этом смысле привлекательны. Все же это не единственная возможность, и большинство бактерий обходится без подобных переносчиков заряда. Растицианин в этом смысле особенно странный белок, т.к. его редокс потенциал гораздо выше, чем у остальных таких медных белков (примерно на 0.3 В), т.е. это результат грубой подгонки какого-то медь-содержащего белка - переносчика заряда - под совершенно новую функцию (структура была значительно изменена, чтоб подобрать более высокий потенциал).
Во многих цианобактериях пластоцианинов нет, а их функцию выполняют c6 цитохромы. В других цианобактериях есть и те и другие. Когда меди много, используются пластоцианины, а когда мало - цитохромы c6. Вот это я понимаю, это рационально. И облигатную медь в растениях я тоже понимаю: эукариоты на то и эукариоты, что умеют запасаться впрок, это одно из их преимуществ над прокариотами. Облигатное использование меди в респираторной цепи бактерий без крайней на то необходимости я не понимаю, это чудно выглядит. Наверно, такая причина есть, но мне она не очевидна. Я не думаю, что в природе есть другие такие примеры. Эволюционные объяснения небольшая тут подмога. По этим теориям, бактерия, которая бы использовала цитохромы вместо цианинов получала бы колоссальное преимущество и вытеснила бы все остальные типы. Но этого не произошло. По какой-то причине там должны быть цианины (причем, необычные) и только цианины.
Reply
Reply
Если они не используют медь, то мое недоразумение, конечно, снимается. С pH я не совсем понял Вашу мысль: Вы предлагаете, что в кислой зоне болота всегда достаточно меди (из растений)? При таком низком pH, оксид не м.б. стабилен, там не откладывается "болотное железо". Мне кажется, удовлетворить условия, где эффективно идет отложение пористого гидроксида железа, не так просто.
Reply
Reply
Просто у моллюсков (и прочих) протопорфирины бывают и с медным ядром - в гемоцианине. Является аналогом гема (гемоглобина). Протопорфирины вообще очень интересны - витамин В12 (с кобальтом), гем (с железом), хлорофилл (с магнием) и тд.
Reply
https://en.wikipedia.org/wiki/Turacoverdin
https://en.wikipedia.org/wiki/Turacin
Reply
Reply
Reply
Leave a comment