Вся экология | Реклама | Что такое экология? | О нас | Подписка | RSS

Вся экология | Экологические новости



Опубликовано 21/07/2017, в 09 ч. 45 мин., 394 просмотров

Как растения защищаются от солнца

Клетки папоротника с зелеными хлоропластами. (Фото: Carolina Biological Supply Company / Flickr.com.)

Избыток солнечного света вредит растениям так же, как и всем живым организмам, и, чтобы защититься от ожогов, у растений и водорослей есть свой солнцезащитный механизм. 

Как мы знаем, солнечную энергию ловит пигмент хлорофилл: свет выбивает электрон из молекулы пигмента, и этот электрон начинает путешествие по сложной цепи молекул-переносчиков. 

Перебрасывание электрона с молекулы на молекулу даёт энергию, необходимую для превращения углекислого газа в углеводы (кислород же является побочным продуктом реакции). Однако если на хлорофилл приходит слишком много света, он перевозбуждается и делается опасен: такой хлорофилл генерирует активные формы кислорода, повреждающие биомолекулы и органы клетки – иными словами, начинается окислительный стресс.

Чтобы такого не случилось, в клетках растений и зеленых водорослей есть сложный белковый комплекс LHCSR1 (light-harvesting complex stress-related 1 – светособирающий стрессовый комплекс 1). Его открыли несколько лет назад, и до последнего времени про него известно было только то, что он сидит в мембранах хлоропластов, взаимодействует с хлорофиллом и каротиноидами (которые тоже могут поглощать свет), и что у LHCSR1 уходит совсем немного времени, от нескольких секунд до нескольких минут, чтобы войти в солнцезащитный режим. Но как именно он это делает, удалось узнать только сейчас. 

Исследователи из Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Веронского университета с помощью специального метода микроскопии сумели понаблюдать за превращениями одного-единственного LHCSR1 в условиях разной освещенности. Как и у всякого белка, у LHCSR1 есть определенная пространственная форма, и полипептидные цепи, образующие белковый комплекс, уложены так, чтобы переключаться между двумя функциональными состояниями. 

В статье в Nature Chemistry говорится, что в тени светозащитный комплекс передает все фотоны, которые к нему приходят, дальше, на фотосинтетический аппарат. Когда же солнце выходит из-за туч, трехмерный «портрет» LHCSR1 меняется почти мгновенно. Но меняется он не непосредственно из-за избытка фотонов. 

В ходе реакций фотосинтеза молекулы воды Н2О расщепляются с образованием ионов водорода Н+. Когда света становится много, система фотосинтеза работает активнее, и ионов водорода становится много. Среда вокруг комплекса LHCSR1 становится слишком кислой, что, в свою очередь, влияет на взаимодействия аминокислот в его полипептидных цепях – и в итоге разные части комплекса сдвигаются друг относительно друга. И вот в таком новом состоянии LHCSR1 превращает энергию света в тепло – хотя подробности того, как он это делает, еще не вполне ясны. 

Фотозащитное состояние обеспечивает еще и фермент, который тоже реагирует на повышение кислотности и меняет структуру каротиноидов, взаимодействующих с LHCSR1. То есть LHCSR1 и сам из-за кислотности переходит в нужное состояние, и еще каротиноиды его в этом поддерживают. 

Главное, что тут удалось показать – как у белка получается так быстро переключаться из обычного состояния в фотозащитное; и здесь, конечно, нельзя было обойтись без разгадывания особенностей его молекулярной структуры. Обратный переход, кстати, происходит уже не так быстро: чтобы LHCSR1 перестал рассеивать свет в тепло, должно пройти несколько часов. 

Для растений, конечно, важнее отреагировать на избыток солнечной энергии, чтобы им от него не стало плохо, и они легко пренебрегают тем, что из-за медленного переключения в обратную сторону снижается эффективность фотосинтеза.

Источник Наука и Жизнь




Комментарии:

На сайте (регистрация не требуется!):
Комментарии временно отключены
Вконтакте (необходима регистрация на сайте vk.com):

Популярные новости:

Архив новостей:

Экопортал не гарантирует достоверность материалов. Позиция Экопортала не всегда может совпадать с позицией, изложеной в материале. Экопортал не несет ответственности за какие-либо ошибки, также за какие-либо действия, предпринятые на основании этих материалов.

© ECOportal 2002-2012 гг.

Вся экология: Новости, Архив новостей, Пресс-релизы, Обсуждения новостей, Экспорт новостей, Каталог организациий, Экологические ссылки, Добавить ссылку, Календарь событий, Добавить событие в календарь, Статьи, Книги, Рефераты, Законы и документы, Составы отходов, Экологический словарь, Доска объявлений, Голосования, Реклама на сайте, Рассылка, RSS, Обучение

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где явно указан автор. При полном или частичном цитировании всех материалов ссылка на Всероссийский Экологический портал обязательна. Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик администратора.

RSS лента
Rambler's Top100
Rambler's Top100