Articles

Carboxisom: Definiție, explicații

Definiție Carboxisom:

Carboxysoma sunt microcomatimentele în celulele bacteriene care conțin enzime de fixare de carbon. Acestea sunt corpuri de proteine poliedricale monostrat de la 80 la 140 nanometri în diametru. Ele constituie cea mai mare parte a mecanismului de concentrare a CO2.

Model pentru structura carboxisomului:
Structura carboxisomului
Vederea Din structurile bacteriene de carboxisome și din structurile bacteriene arată rubisco și anhidraza carbonică care sunt aranjate într-un miez enzimatic (organizat de diferite proteine centrale) și încapsulate într-o carcasă de proteină.

Corpul cartoxisomului, uneori numit citoplasmic, este o incluziune citoplasmică a formei poliedrale prezente în anumite bacterii. Acesta conține enzima Ribuloza-1,5-bifosfat-carboxilază-oxigenază (Rubisco), responsabilă pentru fixarea dioxidului de carbon în timpul fotosintezei.
Carboxysomes sunt un exemplu al unui grup mai mare de microcompartimente bacteriene (microcompartimente bacteriene) cu diferite funcții, Dar structuri similare, bazate pe o omologie a familiilor de proteine membrane.
Carboxisomul sunt microcompatiale bacteriene care conțin enzime implicate în fixarea carbonului. Acestea constau din cochilii de proteine poliedrene de aproximativ 80-140, în diametru. Se crede că au funcția de concentrare a dioxidului de carbon pentru a depăși ineficiența Rubisco, enzima predominantă în fixarea carbonului limitativ și a enzimei (factorul limitativ) al ciclului Calvin.
Aceste microcompartimente sunt în toate cianobacteriile și în Multe bacterii chemotrofice care stabilesc dioxidul de carbon. Cyanobacteria Carboxysoma sub formă de organism poliedric conține Rubisco, în special în bacterii de nitrificare, bacterii fotosintetice și bacterii chimiotrofice. În beton, carboxysomas se găsesc în toate cianobacteriile și tiobacilli (tiobacil).

structură, arhitectură:

structurally, carboxysoma are 20 fațete sau cvasi-icosahedres, de obicei 80 până la 120 nanometri în diametru. Carboxisomul are o membrană externă formată din mai multe mii de subunități de proteine, care încapsulează două enzime, anhidrază carbonică și carboxilază ribulosodiphosfat.
Există două tipuri de carboxysoma: a-carboxysomas și β-carboxysomas, care diferă prin compoziția lor în proteine. În α-Carboxysomas, există tipul Rubisco I, care este distribuit în mai multe straturi, iar genele responsabile pentru sinteza proteinelor Carboxysozyme sunt organizate într-un singur operator. În β-carboxysomas, există tipul RUBISCO II, care nu are subunități de reglementare restrânse și este organizată într-o structură densă paracristală prin intermediul unei proteine speciale, iar genele sale formează mai multe grupuri independente. Cyanobacteria la a-carboxysomas trăiesc într-un mediu în care cantitatea de dioxid de carbon dizolvat este nelimitată (de exemplu, apele oligotrofice oceanice), în timp ce cianobacteriile β-carboxisomei locuiesc în cazul în care dioxidul de carbon dizolvat în mediul înconjurător este lacuri alcaline limitate cu densitate mare de organisme fotosintetice).

Proprietăți și funcții în celulă:

Carboxysomas fac parte dintr-un mecanism eficient de concentrație care permite bacteriilor autotrofice absorb în mod eficient CO2 în aproape toate condițiile. Bicarbonat (HCO3-) este transportat în celulă prin transport activ, apoi pătrunde în carboxisomul. Acolo, dioxidul de carbon și schimbarea pH-ului accelerează și transformă HCO3-CO2, care este fixat de Rubisco sub formă de 3-fosfoglicerat. Astfel, se creează o creștere locală a concentrației dioxidului de carbon în loc de cea mai mare concentrație de Rubisco. Numărul de celule care conțin carboxysomas crește atunci când cantitatea de carbon anorganic (HCO3-, CO2) în mijloc scade. În plus față de carboxisomul obișnuit care conține enzime fixe de carbon, există cel puțin șapte specii din aceste structuri asemănătoare. La virușii care umple diferite Funcții. Unele dintre ele au fost găsite în bacterii non-fotosintetice, unde au fost implicate în diverse reacții catalitice asociate cu eliberarea de carbon, metabolismul de azot și producția de energie. De exemplu, Escherichia coli, Klebsiella, Clostrium, Fusobacterium, Shigella, Listeria și Yersinia utilizează astfel de microcompartimente pentru a extrage carbonul pentru a genera energie prin descompunerea a 1,2-propanmenol, etanolamină sau ambele.Trebuie remarcat faptul că Salmonella Salmonella enterica, cultivată pe propandiol, a arătat prezența în carboxisomul enzimei cheie a acestui proces, dehidrogenază. Toate aceste bacterii care nu au un atașament de carbon anorganic, microcompunetele bacteriene găsite în aceste bacterii au fost desemnate ca enterosomi. De asemenea, trebuie remarcat faptul că formarea bacteriilor de către antheirozoli are loc în momentul infectării animalelor sau oamenilor, ceea ce indică în mod direct asocierea lor cu patogenitatea microorganismului.
indirect, valoarea carboxilului pentru Celula a fost confirmată de studii în care carboxisoamele de cianobactere au fost marcate cu molecule de proteină fluorescentă verde. Sa dovedit că Carboxysomas sunt situate de-a lungul liniilor, care contribuie la distribuția egală în diviziunea celulară.

Valoare în evoluția microorganismelor:

Multe capside virale sunt de asemenea realizate de proteine hexagonale și pentagonale. Studiile care utilizează metoda micrografică electronică criogenă au confirmat geometria aproximativă de douăzeci și două de dimensiuni ale cartoxisomului și au vizualizat moleculele enzimatice din interior, situate în mai multe straturi concentrice. În plus, formele non-hexagonale ale anumitor carboxyme pot fi explicate prin variația teoriei membranelor subțiri eterogene. Deoarece carboxysomas sunt foarte asemănătoare din punct de vedere structural cu virușii aflați în aparență și structură, precum și din cauza rapoartelor de izolare a ADN-ului într-un stadiu incipient, mulți oameni de știință au fost tentați să asocieze originea carboxilului cu bacteriofale.. Cu toate acestea, studiile ulterioare au respins aceste concluzii, deoarece s-au constatat că ADN-ul, izolat din corpurile icosaedric, a fost de fapt o parte a nuclelor bacteriene.
Oamenii de știință cred că carboxisomii au apărut în timpul evoluției cianobacteriilor ca adaptare la o concentrație mai mică de CO2, în special în apă, difuze de zece mii de ori mai lent decât aerul și că solubilitatea sa depinde în mare măsură de pH. În plus, Rubisco este extrem de sensibil la concentrațiile ridicate de oxigen, care sunt un concurent direct pentru centrul său activ, astfel încât problema izolării sale și protecția acestuia a fost deosebit de acută. Cu CarboxySomas, a apărut evoluția purtătorilor și a pompelor foarte specifice pentru HCO3-ion. Mecanismele de concentrare, cum ar fi CO2, au permis cianobacteriilor să stăpânească cu succes un număr mare de nișe ecologice și să se răspândească practic în toate habitatele acvatice.

Utilizarea potențială a biotehnologiei Carboxisom:

ca Este cazul cu alte microcompartimente bacteriene, carboxisomul atrage o atenție multă atenție de la cercetători pentru aplicații în biologia sintetică. Transferul unui modul genetic care codifică o alfa-carboxisom a fost demonstrat că produce structuri carboysome în E. coli.
au fost demonstrate bioingineeringul „cochilii” carboxysomasului și au fost beta-carboxisomes construite cu proteine himerice sau cochilii himerice raportat. Dacă pot fi instalate în plante, Carboxysomas poate crește eficacitatea fotosintetică a plantelor. În acest scop, proteinele beta-carboxysomal și formularul IB Rubisco au fost exprimate în tutun, dar carboxisoamele funcționale nu au fost încă obținute.

Istoria descoperirii:

pentru Prima dată, Carboxysomas au fost detectați prin microscopie electronică în 1956 în Cianobacteria Phormidiu Uncinatum și, mai târziu în anii 1960, obiectele corticale similare au fost găsite în alte cianobacterii. În 1961, aceste structuri au fost numite corpuri poliedrene și au fost descoperite în următorii ani în unele bacterii chemotrofice care stabilesc dioxidul de carbon (de exemplu, halotiobacillus, acidithiobacillus, nitrobacter și nitrococcus).
din cauza similitudinii. Carboxilii (carboxilaze) cu Particulele de fagi, oamenii de știință au fost mult timp sceptici cu privire la ideea că pot fi organistii funcționali ai celulei bacteriene. Cu toate acestea, acest scepticism a dispărut repede când, în 1973, Jessup Shivy și colegii săi de la Universitatea Clemson au izolat carboxisomul de tiobacillus Neapolitanus, după care au fost prezentate Rubisco și absența ADN-ului. Autorii au propus sa desemneze aceste organizati de carboxisom, deoarece organismele noi au fost implicate in stabilirea carbonului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *