Бактериородопсин туралы реферат қазақша

Бактериородопсин: құрылымы мен функциялары

Молекулалық электроника ретінде анықталады кодтау (жазу), өңдеу және айырып білу (оқу) ақпарат молекулалық және макромолекулярном деңгейде. Негізгі артықшылығы молекулярлық жақындау болып табылады мүмкіндіктер молекулярлық дизайн және өндіріс аспаптарын «төменнен жоғары қарай», яғни атом үшін атомом немесе фрагменті үшін фрагментімен, — аспаптардың параметрлері анықталады органикалық синтездеу арқылы және гендік инженерия әдістерімен. Екі жалпыға ортақ құндылықтары молекулалық электроника болып табылады едәуір мөлшерін құрылғылар мен жұмыс істеу уақытына (gate propagation delays) логикалық элементтер.

Негізінен, даму қарқынын компьютерлік технологиялар соншалық, өлшемдері жартылай өткізгіш чиптердің заңға сәйкес Мұра приблизятся — молекулярным баламаларына шамамен 2030 жылы, ол, алайда, талап етеді елеулі қаржылық шығындар. Жағдайдан шығудың болуы мүмкін гибридті молекулалық және жартылай өткізгіш технологиясы, бірінші коммерциялық табысты болды негізгі дисплей (LCD).

Биоэлектроника, являющая бөлімінде молекулалық электроника, зерттейді қолдану мүмкіндігі биополимеров ретінде басқарылатын жарық немесе электр импульстармен модульдерін компьютер мен оптикалық жүйелерін (Birge R. R., 1999). Негізгі талаптар ықтимал кандидаттардың арасында үлкен отбасы биополимеров мынада: олар обратимо өзгертуге өз құрылымы бар әлдебір физикалық әсер ету және генерациялау, кем дегенде, екі дискретті жай-күйін ерекшеленетін оңай өлшенетін физикалық сипаттамалары (мысалы, спектральными параметрлері).

Айтарлықтай қызығушылық осыған байланысты ұсынады белоктар, негізгі функциясы байланысты өзгеруін энергиясы жарықтың химиялық түрлі фотосинтетических жүйелерінде. Ең ықтимал кандидат олардың арасында болып табылады светозависимый протонный сорғы — бактериородопсин (БР) галофильного микроорганизмнің Halobacterium salinarum (бұрын Halobacterium halobium ), ашық 1971 жылы (Oesterhelt D., Stoeckenius W., 1971).

Бактериородопсин — ретиналь-бар генератор протонного көлік білдіреді трансмембранный ақуыз в 248 амин қышқылдары бастап молекулярным салмағы 26 сжк, пронизывающий мембрана түрінде жеті a-спираль; N — және C-ұштары полипептидтік тізбек бойынша орналасады түрлі тараптар цитоплазматической мембраналар: N-соңындағы жеке және заңды тұлғалардың өтініштерін сыртқа, ал С-соңында — жасуша ішіне

Хромофор БР — протонированный альдимин ретиналя e — аминогруппой қалдық Lys-216 орналастырылған гидрофобной бөлшектері молекулалар. Кейін сіңіру кванта жарықтың барысында фотоцикла жүреді изомерлеу ретиналя бірі-all -E 13Z-нысаны. Ақуызбен микроокружение хромофора ретінде қарастырылуы мүмкін рецепторлардың бастап субстратной спецификалы арналған all -E /13Z-ретиналя, физиологиялық осы изомеризацию бөлме температурасында. Сонымен қатар, амин қышқылдары үшін жауапты басу изомеризаций ерекшеленетін all -E /13Z, мысалы all -E — 7Z-, 9Z-, 11Z-ретиналю. Қалған бөлігі полипептидтік тізбектер қамтамасыз етеді арнасы протонного көлік немесе экранирует фотохромную ішкі топ әсерді сыртқы орта.

Өзара топография түзілген полипептидтік тізбекпен АҒ элементтер екінші реттік құрылымының кейін сіңіру молекула хромофора кванта жарық өзгереді, соның нәтижесінде қалыптасады арна трансмембранного көшіру протондардың бірі цитоплазмы сыртқы ортаға. Алайда молекулалық механизмі светозависимого көлік әлі күнге дейін белгісіз.
Жеті a-спираль қалыптастырады хромофорную қуысына және трансмембранный арнасы көшіру протон.
АҒ ұсталады жасушалық мембране H. salinarum — галофильной архебактерии, ол өмір сүреді және көбейеді » тұзды батпақтардағы мен көлдерде концентрациясы NaCl мүмкін 4 М, 6 есе жоғары теңіз суында (~ 0,6 М). Бұл бірегей ақуыз көбіне подобен зрительному ақуыз родопсину, бірақ олардың физиологиялық функциялары әр түрлі болып табылады. Ал көрермендер родопсин ретінде әрекет бастапқы фоторецептор, ол қамтамасыз етеді темновое көру көптеген омыртқалы жануарлардың физиологиялық рөлі АҒ саяды беруге мүмкіндік галобактериям сияқты әрекет факультативтік анаэробам жағдайда оттегінің парциалдық қысым қоршаған ортаға аз. Белок ретінде жұмыс істейді светозависимый протонный насос қамтамасыз ететін білім электрохимиялық градиенті протондардың бетінің мембраналар жасушалар, ол, өз кезегінде, үшін қызмет етеді, шоғырландыру энергиясы. Алғашқы жұмыс, өндірілетін градиентпен жасалады синтезі АТФ арқылы анаэробтық (фотосинтетическое) фосфорлану және, бұл жағдайда, білдіреді классикалық мысал хемиосмотической гипотезаны Митчелла туралы тотыға фосфорлану. Кезде жарық жоқ, ал оттегінің парциалдық қысым жоғары, бактериялар оралады аэробному окислительному фосфорилированию (Lanyi J. K., 1978).

Жасушалар H. salinarum қамтиды сондай-ақ, екі деп аталатын сенсорлық родопсин (СР I СР II) қамтамасыз ететін, оң және теріс фототаксис. Әр түрлі ұзындықтағы толқындардың өзі оқылады СР I СР II ретінде детекторными молекулалар туғызады каскад сигналдарды басқаратын жгутиковым қозғалтқышы бар бактериялар. Көмегімен осындай қарапайым процесс жарық қабылдау микроорганизмдер өздігінен қозғалатын жарық қолайлы спектрлік құрамы. Сонымен қатар, жасушаларында бар галородопсин (ГР) білдіретін светозависимый насос иондарының Cl – . Оның негізгі функциясы — көлік жасушаға хлор иондарының үнемі жоғалады бактерией, перемещаясь бағытында ішінен —> сыртқа әсерінен электр өрісінің құрылатын АҒ. Әсер ету механизмі АЗ нəтиже. Деп болжанады Cl – байланыстырылады оң заряженным четвертичным азотпен протонированного Шиффова негіздері, изомерлеу ретиналя бірі-all -E 13Z-нысанын тудырады ауыстыру осы азот бекітілген, оған ионом Cl – кіру — шығу Cl – – жүргізетін жолдары.
АҒ локализован учаскелерінде мембранасының H. salinarum түрінде пурпурных мембраналардың (бұдан әрі-аек) құрайтын екі кристалдар с гексагональной тормен. Бұл учаскелер қамтиды өзі ақуыз, кейбір липидтер, каротиноидтар және су (сур.3). Әдетте олар жасалып, дөңгелек немесе дөңгелек пішінді орташа диаметрі шамамен 0,5 мкм және құрамында шамамен 25 % липидтер және 75 % ақуыз (Oesterhelt D., Stoeckenius W., 1974). ӨМ төзімді күн жарықта әсеріне оттегінің температурасы астам 80ºC (суда) және 140ºC (құрғақ), рН-0-12, жоғары иондық күші (3 М NaCl), іс-қимыл көптеген протеазалар белсенділігін тежейді, сезімтал қоспаларға полярлық органикалық еріткіштерді сумен, бірақ төзімді неполярным растворителям үлгідегі гексана. Үлкен практикалық маңызы бар, қолданыстағы мүмкіндігі встраивания ӨМ полимерлі матрицалар жоғалтпай фотохимических қасиеттері.

Индуцированный жарықпен протонный көлік жүреді жанында циклдық спектрлік өзгерістер АҒ, олардың жиынтығы деп аталады фотоциклом (сур.4). Отыз жыл зерттеулер әкелді өте егжей-тегжейлі түсінуге фотоцикла, алайда, егжей-протонного көлік әлі де зерттеледі.

Фотохимический цикл АҒ тұрады жекелеген интермедиатов мүмкін сәйкестендірілген ретінде максимумами сіңіру, сондай-ақ кинетикой білім және ыдырау. — Сур.4 көрсетілген қарапайым моделі фотоцикла АҒ (Hampp N., 2000).

Сур.4. Фотоцикл АҒ.

Фотохимические және жылу сатысында көрсетілді ретінде жуан және жіңішке стрелкалар тиісінше. Тік рәміздер көрсетеді all -E-конформацию ретиналя (интермедиаты B мен ), көлбеу рәміздер — 13Z-конформацию. Қараңғыда АҒ айналады 1:1 қоспасы D және B , бұл қоспасы деп аталады темноадаптированным АҒ. Жарықтандыру кезінде АҒ жүреді, жарықтық адаптация, т. е. көшу негізгі жағдайы B . Сол жерден басталады фотоцикл әкеледі, көлік протон мембрана арқылы. Ішінде ауысу L> М , длящегося шамамен 40 мксек, Шиффово негізі депротонируется және Asp85 айналады протонированным. Сол жерден протон жүргізілуде сыртқы жағына внеклеточной бөлігінде протонного арна. Ішінде ауысу М —> N альдимин репротонируется. Донор ретінде протондардың ретінде қалдығы Asp96. Asp96 репротонируется арқылы цитоплазматический протонный полуканал. Ал барлық түрлендіру арасындағы интермедиатами қайтымды, көшу M I — M II пайымдауынша , негізгі болып табылады қайтымсыз қадам фотоцикле. Бұл көшу азот Шиффова негіздері қолжетімсіз болады үшін внеклеточной бөлігінде протонного арна үшін цитоплазматического полуканала (Brown L. S. et al, 1998), бұл конформационными өзгерістер ақуыз молекулалары.

Физика-химиялық қасиеттері интермедиатов сипатталады толқын ұзындығы, олардың сіңіру максимумдар және шама арнайы молярного коэффициентінің экстинкции. Протонирование SB және конфигурациясы ретинилиденового қалдық әсер етеді шамасын сіңіру максимумдар. Ішінде фотоцикла АҒ жүреді бірнеше тәуелді температура конформационных өзгерістер белке, осылайша, қалыптастыру көптеген интермедиатов шуды болады салқындатылатын.

Сонымен негізгі фотоцикла бар жағдайын шақыртылуы мүмкін жасанды. «Интермедиатах P және Q конформация ретиналя 9Z. Бұл қол жеткізіледі кейін фотохимиялық қозу all -E-ретиналя, қашан сол уақытта Asp85 протонирован. Бұл қол жеткізу мүмкін жабайы түрі АҒ төмен pH мәні немесе деионизацией (қалыптастыру деп аталатын көк мембраналар), бірақ мұндай препараттар нестабильны. Баламалы тәсіл болып табылады ауыстыру Asp85 аминокислотой бар басқа мәні pKa, ол незаряженной кезінде қызықтыратын мағынада pH немесе толық жою карбоксильной топтың әдістерімен сайты-бағытталған мутагенез. Тұрақтылық осындай мутантты көк мембраналар жоғары.

Бірегей қасиеттері бактериородопсина қамтамасыз етеді кең диапазоны техникалық қосымшалар, ол пайдаланылуы мүмкін, бірақ коммерциялық осуществимы бүгінгі таңда тек оптикалық, өйткені олардың интеграция қазіргі заманғы техникалық жүйелері неғұрлым қарапайым.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *