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        藍藻研究檢查氮饑餓期間的細胞結(jié)構(gòu)
        
			
        
				2019-05-17 09:42:58
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        利用非破壞性中子散射技術(shù)，科學(xué)家們正在研究稱為藍細菌的單細胞生物是如何產(chǎn)生氧氣并通過光合作用獲得能量的。
        

        藍藻研究檢查氮饑餓期間的細胞結(jié)構(gòu)
        

        華盛頓大學(xué)圣路易斯分校和美國能源部(DOE)橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的合作者正在進行一系列實驗，研究藻藍細胞中藻膽體 - 大天線蛋白復(fù)合物的行為- 使用Bio-SANS儀器，beamline CG-3，在實驗室的高通量同位素反應(yīng)器(HFIR)。藻膽體收獲光以啟動光合作用，更好地了解這一過程可以幫助研究人員設(shè)計出更有效的太陽能電池板和模仿自然系統(tǒng)的其他人工結(jié)構(gòu)。
        

        中子可以分析這些微妙的結(jié)構(gòu)而不會損壞或殺死它們，并且比顯微鏡等其他技術(shù)具有更高的空間精度。
        

        “使用Bio-SANS，我們實際上可以在活細胞中實時看到納米尺度上發(fā)生的情況，”ORNL研究員休·奧尼爾說。
        

        藻膽體附著于細胞膜，其中發(fā)生光合作用的光依賴性反應(yīng)。改變藻膽體的天線復(fù)合物可以在藍細菌中產(chǎn)生顯著且深遠的影響。
        

        “我們有興趣修改這些天線系統(tǒng)并觀察由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化，”華盛頓大學(xué)的Michelle Liberton說。
        

        在此前訪問ORNL期間，該團隊通過刪除細胞中的某些基因來人工改變藻膽體。這些修飾引起細胞膜的結(jié)構(gòu)缺陷和細胞生理學(xué)的其他劇烈變化。
        

        現(xiàn)在，他們通過使藍藻饑餓來自然地修改天線復(fù)合物，氮是一種對其基本功能必不可少的營養(yǎng)素。該耗盡過程導(dǎo)致天線尺寸減小，這又導(dǎo)致膜層中的顯著細胞重排和修改。
        

        這一系列事件的發(fā)生是因為細胞分解了藻膽體，并將它們作為替代氮源來生存。
        

        “藻膽體天線復(fù)合物是細胞中大量微量營養(yǎng)素的存儲，”Liberton解釋說。“當(dāng)復(fù)合物降解時，細胞可以獲得他們無法再從環(huán)境中獲取的物質(zhì)。”
        

        通過確定這些變化的程度，該團隊希望更好地理解細胞組織和自然修飾之間的結(jié)構(gòu) - 功能關(guān)系。通過將氮恢復(fù)到細胞，可以立即逆轉(zhuǎn)這些過程。
        

        研究人員計劃將這些結(jié)果與其基因研究記錄的結(jié)果進行比較，以探討人工和天然修飾之間的差異及其對藍細菌細胞內(nèi)組成的影響。
        

        這些研究結(jié)果支持光合天線研究中心(PARC)，這是自2009年以來由華盛頓大學(xué)資助的能源部資助的能源前沿研究中心。該中心匯集了來自學(xué)術(shù)界和研究機構(gòu)(包括ORNL)的國際專家網(wǎng)絡(luò)，以研究天線系統(tǒng)和它們在光合作用中的作用。
        

        “在基礎(chǔ)層面，這項研究與自然系統(tǒng)使用太陽能燈的效率有關(guān)，”Bio-SANS儀器科學(xué)家和PARC合作者Volker Urban說。
        

        這些見解對于PARC貢獻者來說非常寶貴，他們希望改善受自然界啟發(fā)的可持續(xù)技術(shù)。
        
			

			
          
        
			
        
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