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      研究表明細(xì)菌如何引導(dǎo)電子流動以產(chǎn)生有效的能量
      
			
      
				2019-04-19 10:25:54
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      伊利諾伊大學(xué)的生物化學(xué)家從細(xì)菌膜中分離出一種蛋白質(zhì)超復(fù)合物，它像電池一樣在細(xì)菌膜上產(chǎn)生電壓。電壓被用來制造ATP，這是生命的關(guān)鍵能源貨幣。“自然”雜志報道的新發(fā)現(xiàn)將為未來獲得大膜蛋白超復(fù)合物原子結(jié)構(gòu)的努力提供信息。
      

      研究表明細(xì)菌如何引導(dǎo)電子流動以產(chǎn)生有效的能量
      

      “憑借數(shù)十億年的進(jìn)化經(jīng)驗，細(xì)菌擅長在不斷變化的環(huán)境中生存，”伊利諾伊大學(xué)生物化學(xué)名譽(yù)教授Robert Gennis說，他與生物化學(xué)教授Emad Tajkhorshid一起領(lǐng)導(dǎo)了這項新研究。
      

      “大多數(shù)人都有能力修改，替換或組合分子工具以滿足新的需求 - 有時在單個細(xì)胞的生命周期內(nèi)，”Gennis說。這些工具包括酶，催化化學(xué)反應(yīng)以執(zhí)行特定任務(wù)。
      

      Gennis說，細(xì)菌所需的能量是通過將電子從高能食物分子轉(zhuǎn)移到氧氣中獲得的，類似于植物或動物細(xì)胞中發(fā)生的能量。電子從一種酶傳遞到另一種酶，直到最終到達(dá)氧氣。
      

      通常，酶在與另一種酶的隨機(jī)碰撞期間通過電子。研究人員表明，在某些條件下，通過將酶粘在一起形成“超復(fù)雜”，自然消除了隨機(jī)碰撞的需要。超復(fù)數(shù)的每個部分都可以產(chǎn)生電壓，但所有部分必須按順序運(yùn)行，“Gennis說。
      

      “有意義的是，它們將作為一個單元發(fā)揮作用，以確保電子傳輸迅速，電子最終落在它們所屬的位置，”他說。“超復(fù)合物在所有電子傳遞鏈中可能都很重要，但在大多數(shù)情況下，試圖分離它們會因為它們分崩離析而失敗。我們很幸運(yùn)地研究了一種稱為黃桿菌的生物體，其中超復(fù)合物是穩(wěn)定的。”
      

      正如通常在此類實驗中所做的那樣，該團(tuán)隊嘗試使用工業(yè)聚合物 - 一種由塑料制成的工業(yè)聚合物，而不是依靠洗滌劑從膜中提取蛋白質(zhì)。使用這種聚合物，他們在一個快速的步驟中提取和分離超復(fù)合物。該過程將超復(fù)合物嵌入一個像硬幣一樣的小圓盤中。
      

      在多倫多大學(xué)和紐約結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心的合作者的幫助下，該團(tuán)隊使用低溫電子顯微鏡來確定超復(fù)雜組件的配置。
      

      “進(jìn)化已經(jīng)產(chǎn)生了一種非常有效的'納米機(jī)器'，它看起來也很漂亮。看看它是如何工作的，這讓人非常欣賞自然，這是做科學(xué)的樂趣之一，”Gennis說。
      
			

			
        
      
			
      
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