Interested Article - Хлоросомы

Хлоросо́мы ( англ. Chlorosome от др.-греч. χλωρός — зелёный) — обогащённые липидами везикулы зелёных серныx бактерий и нитчатых аноксигенных фототрофных бактерий , локализованные в цитоплазме и связанные с клеточной мембраной кристаллической базальной пластинкой. Внутри хлоросомы находятся пучки палочковидных структур, содержащих молекулы бактериохлорофиллов c , d или e . Таким образом, в хлоросомах собраны светособирающие системы .

Структура

По строению хлоросомы аналогичны фикобилисомам цианобактерий . Форма хлоросом различна у разных видов: у некоторых она эллипсоидная , у некоторых — коническая или неправильная . Высота хлоросом составляет 12—60 нм, ширина — 25—100 нм, длина — 25—250 нм. Размер хлоросомы не меняется в онтогенезе . В клетке, в зависимости от освещения, может находиться от нескольких десятков до 200—300 хлоросом. У зелёных серных бактерий хлоросомы присоединены к реакционным центрам I типа в клеточной мембране при участии FMO-белков , а базальная пластинка состоит из белка CsmA . У нитчатых аноксигенных фототрофов из FMO-белки отсутствуют, и их роль выполняет белковый комплекс, известный как B808-866. В отличие от FMO-белков, белки B808-866 встроены в клеточную мембрану и окружают реакционные центры II типа, обеспечивая связь между реакционным центром и базальной пластинкой хлоросомы .

Содержимое хлоросомы представлено преимущественно бактериохлорофиллом с небольшим количеством каротиноидов и хинонов , а её стенка представляет собой монослой толщиной 2—3 нм . У зелёных серных бактерий в состав этого монослоя может входить до 11 различных белков. Внутри хлоросом тысячи молекул бактериохлорофилла могут самособираться в комплексы без участия вспомогательных белков . Пигменты собираются в ламеллярные структуры от 10 до 30 нм шириной, имеющие вид палочек . Такие светособирающие палочки располагаются пучками . В составе ламеллярных структур длинные фарнезольные хвосты бактериохлорофиллов взаимодействуют друг с другом и с каротиноидами .

Показано, что биогенез хлоросом зависит от температурных условий и от ассимиляции углерода бактериями .

Функции

В хлоросомах локализованы светособирающие комплексы. На один реакционный центр приходится около тысячи молекул бактериохлорофилла c , d или e . У Chlorobium vibrioforme хлоросомы одновременно содержат бактериохлорофиллы c и d . Именно эти бактериохлорофиллы возбуждаются первыми, и бактериохлорофилл a переносит энергию возбуждённого состояния на реакционный центр (первичный донор P840), который находится в клеточной мембране. Для большинства вышеупомянутых бактериохлорофиллов максимум поглощения находится в ближней инфракрасной области спектра . Процесс переноса энергии занимает несколько десятков пикосекунд . Всего в состав хлоросомы может входить до 10 тысяч молекул бактериохлорофилла, а каждая хлоросома взаимодействует с 5—10 реакционными центрами .

Применение

Благодаря относительно крупным размерам и простоте устройства хлоросомы стали привлекательным объектом для разработки биологических светопоглощающих комплексов. В 2017 году было объявлено о создании светопоглощающих нанокомпозитов , похожих на хлоросомы: в пузырёк из искусственной мембраны помещаются тысячи молекул бактериохлорофилла зелёных серных бактерий .

Примечания

↑ , с. 412.
, с. 413.
↑ Oostergetel Gert T. , van Amerongen Herbert , Boekema Egbert J. (англ.) // Photosynthesis Research. — 2010. — 4 February (vol. 104 , no. 2-3). — P. 245—255 . — ISSN . — doi : . [ ]
↑ Orf Gregory S. , Blankenship Robert E. (англ.) // Photosynthesis Research. — 2013. — 13 June (vol. 116 , no. 2-3). — P. 315—331 . — ISSN . — doi : . [ ]
Linnanto Juha M. , Korppi-Tommola Jouko E. I. (англ.) // The Journal of Physical Chemistry B. — 2013. — August (vol. 117 , no. 38). — P. 11144—11161 . — ISSN . — doi : . [ ]
↑ , с. 239.
Psencík J. , Ikonen T. P. , Laurinmäki P. , Merckel M. C. , Butcher S. J. , Serimaa R. E. , Tuma R. (англ.) // Biophysical journal. — 2004. — Vol. 87, no. 2 . — P. 1165—1172. — doi : . — . [ ]
Tang J. K. , Saikin S. K. , Pingali S. V. , Enriquez M. M. , Huh J. , Frank H. A. , Urban V. S. , Aspuru-Guzik A. (англ.) // Biophysical Journal. — 2013. — 17 September (vol. 105 , no. 6). — P. 1346—1356 . — doi : . — . [ ]
Orf G. S. , Collins A. M. , Niedzwiedzki D. M. , Tank M. , Thiel V. , Kell A. , Bryant D. A. , Montaño G. A. , Blankenship R. E. (англ.) // Langmuir : The ACS Journal Of Surfaces And Colloids. — 2017. — 27 June (vol. 33 , no. 25). — P. 6427—6438 . — doi : . — . [ ]

Литература

Пиневич А. В. Микробиология. Биология прокариотов: в 3 т. — СПб. : Издательство С.-Петербургского университета, 2007. — Т. II. — 331 с. — ISBN 978-5-228-04269-0 .
Современная микробиология / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. — М. : Мир, 2005. — Т. 1. — 654 с.