Реферат: Бактериородопсин - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Бактериородопсин

Банк рефератов / Медицина и здоровье

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 835 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Бактериородопсин : структура и функции. Молекулярная электр оника опр еделяется как кодирование (запис ь ), обработка и распознавание (считывание ) инфор мации на молекулярном и макромолекулярном уро вне . Основное преимущество молекулярного приближе ния заключается в возможности молекулярного д изайна и производства приборов "сниз у вверх ", т.е . атом за атомом или фр агмент за фрагментом , - параметры приборов опре деляются органическим синтезом и методами ген ной инженерии . Двумя общепризнанными достоинствам и молекулярной электроники являются значительное уменьшение размеров устройств и в ремени срабатывания (gate propagation delays) логических элементов . В принципе , темпы развития компьютерных тех нологий таковы , что размеры полупроводниковых чипов согласно закону Мура приблизятся к молекулярным аналогам около 2030 года , что , однако , п о требует значительных финансовых затрат . Выходом из положения может стать гибридная молекулярная и полупроводниковая тех нология , первым коммерческим успехом которой стали жидкокристаллические дисплеи (LCD). Биоэлектрони ка , являющая разделом молекулярной э лектроники , исследует возможность применения биоп олимеров в качестве управляемых светом или электрическими импульсами модулей компьютерных и оптических систем (Birge R.R., 1999). Основное требование к вероятным кандидатам среди большого семе йства биополим е ров состоит в том , что они должны обратимо изменять свою структуру в ответ на некое физическое воздействие и генерировать , по крайней мере , два дискретных состояния , отличающихся легко измеряемыми физическими характеристиками (например , спектральными пара м етрами ). Значит ельный интерес в связи с этим представляю т белки , основная функция которых связана с трансформацией энергии света в химическую в различных фотосинтетических системах . Наиб олее вероятным кандидатом среди них является светозависимый протонн ы й насос - бактериородопсин (БР ) из галофильного микроорганиз ма Halobacterium salinarum (ранее Halobacterium halobium ), открытый в 1971 году (Oesterhelt D., Stoeckenius W., 1971). Бактериородопсин - ретиналь-содерж ащий генератор протонного транспорта пред ставляет собой трансмембранный белок в 248 амино кислот с молекулярным весом 26 кДа , пронизывающи й мембрану в виде семи a-спиралей ; N- и C-к онцы полипептидной цепи находятся по разные стороны цитоплазматической мембраны : N-конец о бращен наружу , а C-конец - внутрь к летки (рис .1, 2). Рис .1. Модель Б Р в элементах вторичной структуры . Выделены аминокис лоты, участвующие в протонном тран спорте : кружками остатки аспарагиновой кислоты, к вадратом остаток аргинина . С Lys-216 (К -216) образуется основание Шиффа (SB). Стрелкой показано направл ение протонного транспорта . Хромофор БР - пр отонированный альдимин р етиналя с e - аминог руппой остатка Lys-216 размещен в гидрофобной части молекулы . После поглощения кванта света в ходе фотоцикла происходит изомеризация ретин аля из all -E в 13Z- форму . Белковое микроокружение хромофора может рассматриваться как рецептор с с убстра тной специфичностью для all -E /13Z-ретиналя , который катализирует эту изомеризацию при комнатной температуре . Кроме того , часть аминокислот ответственна за п одавление изомеризаций , отличных от all -E /13Z, например от all -E- к 7Z-, 9Z-, 11Z-ретиналю . Оста льная часть полипептидной цепи обеспечивает к анал протонного транспорта или экранирует фот охромную внутреннюю группу от влияний внешней среды . Взаимная топография образованных п олипептидной цепью БР элементов вторичной стр уктуры после поглощения мол е кулой хромофора кванта света изменяется , в резуль тате чего формируется канал трансмембранного переноса протонов из цитоплазмы во внешнюю среду . Однако молекулярный механизм светозависи мого транспорта до сих пор неизвестен . Рис .2. Схематическая модель трехмерной (пространственной ) структуры БР (PDB Index 1FBB). Семь a-спиралей формируют хромофорную полость и трансмембранный канал переноса протона . БР содержится в клеточной мембране H. salinarum - галофильной архебактерии , которая живе т и размножается в соленых болотах и озерах , где концентрация NaCl может превышать 4 М , что в 6 раз выше , чем в морс ко й воде (~ 0,6 М ). Этот уникальный белок во м ногом подобен зрительному белку родопсину , хо тя их физиологические функции различны . В то время как зрительный родопсин действует как первичный фоторецептор , который обеспечивае т темновое зрение большинства по з воночных животных , физиологическая роль БР за ключается в том , чтобы давать возможность галобактериям действовать как факультативным ана эробам в случае , когда парциальное давление кислорода в окружающей среде мало . Белок функционирует как светозависимый пр о тонный насос , который обеспечивает образо вание электрохимического градиента протонов на поверхности мембраны клетки , который , в свою очередь , служит для аккумулирования энергии . Первичная работа , производимая градиентом , за ключается в синтезе АТФ через ан а эробное (фотосинтетическое ) фосфорилирование и , в этом случае , представляет собой класси ческий пример хемиосмотической гипотезы Митчелла об окислительном фосфорилировании . Когда осв ещение отсутствует , а парциальное давление ки слорода высоко , бактерии возв р ащаются к аэробному окислительному фосфорилированию (Lanyi J.K., 1978). Клетки H. salinarum содержат также два так называемых сенсорны х родопсина (СР I и СР II), которые обеспечиваю т положительный и отрицательный фототаксис . Р азличные длины волн считываю тся СР I и СР II как детекторными молекулами , что вызы вает каскад сигналов , управляющих жгутиковым двигателем бактерии . При помощи такого элемен тарного процесса светового восприятия микроорган измы самостоятельно перемещаются в свет подхо дящего спектрально г о состава . Кроме того , в клетках имеется галородопсин (ГР ), представляющий собой светозависимый насос ион ов Cl – . Его основ ная функция - транспорт в клетку ионов хло ра , которые постоянно теряются бактерией , пере мещаясь в направлении изнутри — > наружу п од де йствием электрического поля , создава емого БР . Механизм действия ГР неясен . Пре дполагается , что Cl – связывается с положительно заряженным четвертичным азотом протонированного Шиффова осн ования , а изомеризация ретиналя из all -E в 13Z-форму вызывает пер емещен ие этого азота с прикрепленным к нему ионом Cl – от входного к выходному Cl – – проводящему пути . Рис .3. Участок пурпурной мембраны (вид сверху ). БР локализован в участках клеточных мембран H. salinarum в виде пурпурных мембран (ПМ ), образующих двумерные кристаллы с гекса гональной решеткой . Эти участки содержат сам белок , некоторые липиды , каротин оиды и воду (рис .3). Обычно они имеют овальную или круглую форму со средним диаметром около 0,5 мкм и содержат около 25 % липидов и 75 % белка (Oesterhelt D., Stoeckenius W., 1974). ПМ устойчивы к солнечному свету , воздействию кислорода , температуре более чем 80 є C ( в воде ) и до 140 є C ( сухие ), рН от 0 до 12, высокой ионн ой силе (3 М NaCl), действию большинства протеаз , чувствительны к смесям полярных органических растворителей с водой , но устойчивы к н еполярным растворителям типа гексана . Большое практическо е значение имеет существующая возможность встраивания ПМ в полимерные матр ицы без потери фотохимических свойств . Инд уцированный светом протонный транспорт сопровожд ается рядом циклических спектральных изменений БР , совокупность которых называется фотоци к лом (рис .4). Тридцать лет исследован ий привели к довольно детальному пониманию фотоцикла , однако подробности протонного трансп орта все еще изучаются . Фотохимический цик л БР состоит из отдельных интермедиатов , к оторые могут быть идентифицированы как макс и мумами поглощения , так и кинетико й образования и распада . На рис .4 показана упрощенная модель фотоцикла БР (Hampp N., 2000). Рис .4. Фотоцикл Б Р . Фотохимические и тепловые стадии показаны как толстые и тонкие стрелки соответственно . Вертикальные симво лы указывают на all -E-конформацию ретиналя (интермедиаты B и О ), наклонные символы - на 13Z-конфор мацию . В темноте БР превращается в 1:1 смесь D и B , эта смесь называет ся темноадаптированным БР . При освещении БР происходит световая адаптация , т.е . переход в основное состояние B . Оттуда начинается фотоцикл , который при водит к транспорту протона через ме мб рану . В течение перехода L — > М , длящегося примерно 40 мксек , Шиффово основание депротонируется и Asp85 становится протонированным . Оттуда протон идет к внешней стороне вне клеточной части протонного канала . В течение перехода М — > N альдимин репротон ируе тся . В качестве донора протонов вы ступает остаток Asp96. Asp96 репротонируется через цитопла зматический протонный полуканал . В то время как все преобразования между интермедиатами обратимы , переход от M I к M II , как полагают , является основным необратимым ш агом в фотоцикле . В течение этого перехода азот Шиффова основания становится недоступным для внеклеточной части протонного канала , а т олько для цитоплазматического полуканала (Brown L.S. et al, 1998), ч то связано с конформационными изменениями бел ковой мо л екулы . Физико-химические с войства интермедиатов характеризуются длиной вол ны их максимумов поглощения и величиной с пецифического молярного коэффициента экстинкции . Протонирование SB и конфигурация ретинилиденового о статка воздействует на величины максим у мов поглощения . В течение фотоцикла БР происходит несколько зависящих от температур ы конформационных изменений в белке , таким образом , формирование большинства интермедиатов может быть подавлено охлаждением . Кроме основного фотоцикла имеется два состоян и я , которые могут быть вызваны искусств енно . В интермедиатах P и Q конформ ация ретиналя 9Z. Это достигается после фотохими ческого возбуждения all -E-ретиналя , когда в то же самое в ремя Asp85 протонирован . Это может быть достигнуто в диком типе БР при низком знач ении pH или деионизацией (формирование так назыв аемых голубых мембран ), однако такие препараты нестабильны . Альтернативным подходом является замена Asp85 аминокислотой , имеющей другое значение pKa, которая остается незаряженной при интересу ющих значен и ях pH или полное удален ие карбоксильной группы методами сайт-направленно го мутагенеза . Стабильность таких мутантных г олубых мембран выше . Уникальные свойства б актериородопсина обеспечивают широкий диапазон т ехнических приложений , в которых он может испо л ьзоваться , однако коммерчески ос уществимы на сегодняшний день только оптическ ие , поскольку их интеграция в современные технические системы наиболее проста . Оптически е приложения основаны на применении пленок БР - полимерных матриц различного состава с в к люченными в них молекулами белка . Впервые в мире такие пленки на основе дикого типа БР были получены и исследованы в нашей стране в рамках проекта "Родопсин "; в 80-х годах была продемо нстрирована эффективность и перспективность прим енения таких материалов, названных "Биохром ", в качестве фотохромных материалов и сре ды для голографической записи . Весьма инте ресной является возможность варьирования фотохим ических свойств пленок БР : а ) заменой природного хромофора на модифицированный ; б ) химич е скими (физико-химическими ) возде йствиями ; в ) точечными заменами определенных аминокислотных остатков методами генетической инженерии . Такие модифицированные материалы могут обладать ценными специфическими свойствами , что предопределит их использо в ан ие как элементной базы биокомпьютера . Авторы статьи : Студентка 5-го курса МАТ ХТ им . М.В . Ломоносова , бакалавр технологии и биотехнологии Гончарова Елена . Главный науч ный сотрудник ФГУП "ГосНИИгенетика ", д.б.н . Склад нев Д.А
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Русские такие грустные, потому что смех продлевает жизнь, а кто захочет жить долго в России.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по медицине и здоровью "Бактериородопсин", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru