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      藍藻研究檢查氮饑餓期間的細胞結構
      
			
      
				2019-05-17 09:42:58
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      利用非破壞性中子散射技術，科學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構
      

      華盛頓大學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)的其他人工結構。
      

      中子可以分析這些微妙的結構而不會損壞或殺死它們，并且比顯微鏡等其他技術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。改變藻膽體的天線復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)生的結構變化，”華盛頓大學的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構缺陷和細胞生理學的其他劇烈變化。
      

      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。該耗盡過程導致天線尺寸減小，這又導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。
      

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

      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構 - 功能關系。通過將氮恢復到細胞，可以立即逆轉這些過程。
      

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

      這些研究結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術界和研究機構(包括ORNL)的國際專家網(wǎng)絡，以研究天線系統(tǒng)和它們在光合作用中的作用。
      

      “在基礎層面，這項研究與自然系統(tǒng)使用太陽能燈的效率有關，”Bio-SANS儀器科學家和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。
      
			

			
        
      
			
      
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