Хлорофилл

     Бактериородопсин

     Бактериородопсины — семейство мембранных светочувствительных  белков археот (например, галобактерий). Бактериородопсины осуществляет перенос  протона через плазматическую мембрану, по строению сходны с родопсинами  млекопитающих.  

     Состав  белка.  Трансмембранная часть бактериородопсина сложена из 7 регулярных α-спиралей, идущих от одного до другого края мембраны, а одинокая β-шпилька и все нерегулярные участки цепи (соединяющие спирали-петли) выходят из мембраны. Сидящие на α-спиралях гидрофобные группы обращены «наружу» к липидам (тоже гидрофобным) мембраны. Полярные же группы (их немного) обращены внутрь очень узкого канала, по которому идет протон. 

     Процесс переноса протона  через мембрану.

     Протонная проводимость осуществляется при содействии прикрепленной внутри пучка спиралей молекулы кофактора — ретиналя. Он перекрывает центральный канал бактериородопсина. Поглотив фотон, ретиналь переходит из полностью-транс в 13-цис форму. При этом он изгибается и переносит протон с одного конца семиспирального пучка на другой. А потом ретиналь разгибается и возвращается назад, но уже без протона.

     Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 % (при 36 % NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах. 

     Строение, метаболизм.

     Галобактерии  — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести. 

     Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень  низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (то есть в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин. 

     Их  мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов-с30-изопреноидов и с очень большим содержанием белков. В мембране различают участки пурпурного и красно-оранжевого цветов. В пурпурной мембране 75 % массы приходится на одно единственное вещество — бактериородопсин. В мембране также содержится два так называемых сенсорных родопсина, которые обеспечивают положительный и отрицательный фототаксис. Различные длины волн считываются ими, что вызывает каскад сигналов, управляющих жгутиковым двигателем бактерий. Кроме того, в мембране имеется галородопсин, представляющий собой светозависимый насос ионов хлора. Его основная функция — транспорт в клетку Cl−, которые постоянно теряются бактерией под действием электрического поля, создаваемого бактериородопсином. Жизнь в гипоксическом рассоле привела к выработке у галобактерий мощной системы активного транспорта, благодаря которой концентрация Na+ в цитоплазме поддерживается на низком уровне, несмотря на колоссальный концентрационный градиент Na+ на клеточной мембране.

     Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К+ внутри клеток. Известно, что калий  необходим для работы большинства  внутриклеточных ферментов, тогда  как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н+ на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12. 

     Экология.

     Судя  по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена. 

     Примечания:

       В. Финкельштейн, О. Б. Птицын, «Физика  белка», 2002 г. Мембранный белок, микроорганизмов класса Галобактериум галобиум (Halobacterium halobium), живущих в соленых озерах и солончаках, состоит из 248 аминокислотных остатков. Небелковая часть молекулы соединена с лизином. Она представлена одним из двух изомеров ретиналя: у одного все двойные связи имеют транс-конфигурацию, у другого в положении 13-цис-конфигурацию. В бактериях соотношение молекул с разными простетичными группами составляет 1:1

     Бактериородопсин выполняет функцию светозависимого протонного насоса. Поглощение кванта света ретиналем приводит к быстрым структурным изменениям в молекуле. Конечный результат-перенос протона из цитоплазмы в окружающую среду, после чего молекула Б. возвращается в исходное состояние. Электрохимический потенциал, обусловленный возникшим протонным градиентом и трансмембранным электрическим потенциалом, используется клеткой для синтеза АТФ, а также транспорта аминокислот и метаболитов, движения жгутиков и др. Бактериородопсин применяют для изучения механизма транспорта протонов в живых организмах. Он перспективен как фотохромное вещество в голографии и вычислительной технике.  
 
 

     Применение  хлорофилла. 

     Все млекопитающие во время болезни придерживаются зеленой диеты.  Целительная сила зеленых растений известна с незапамятных времен.

     Это объясняется содержанием в них  большого количества хлорофилла. Преобразуя энергию солнечного света, хлорофилл играет очень важную роль в жизни растений. Научное определение хлорофилла – это зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез.

     Ученые  обнаружили удивительное сходство в  строении молекулы хлорофилла и гемоглобина – основного дыхательного пигмента крови человека.  Единственное отличие заключается в том, что в центре хелатного комплекса в хлорофилле находится атом магния, а в гемоглобине – железо. Поэтому хлорофилл способен оказывать на кровь воздействие сходное с воздействием гемоглобина: повышать уровень кислорода, ускорять азотистый обмен.

     Хлорофилл укрепляет клеточные мембраны, способствует формированию соединительных тканей, что помогает в заживлении ран, язв, эрозий. Хлорофилл усиливает иммунную функцию организма, ускоряя фагоцитоз. Кроме этих удивительных качеств, хлорофилл способен предотвращать патологические изменения молекул ДНК. Некоторые исследователи считают, что хлорофилл блокирует первый этап превращения здоровых клеток в раковые. Таким образом, он является еще и антимутагеном.

     В составе хлорофилла имеется витамин  К, что делает его прекрасным средством  для профилактики мочекаменной болезни. Хлорофилл выводит из организма  токсины. Обладает дезодорирующим свойством. Устраняет неприятный запах изо рта. Повышает функцию щитовидной и поджелудочной желез.

     Помогает  при анемических состояниях, регулирует кровяное давление, усиливает работу кишечника, снижает нервозность.

     Жидкий  хлорофилл необходим людям, по каким-либо причинам получающим мало солнечного света: офисным работникам и всем тем, кто безвыездно живет в крупных городах.

     Жидкий  хлорофилл Liquid Chlorophyll получен из люцерны и называется хлорофиллином. Кроме использования в качестве биологически активной добавки, жидкий хлорофилл может применяться для полоскания при ЛОР-патологии. 

     Хлорофилл участвует в синтезе  клеток крови. Способствует восстановлению тканей. Противодействует радиационному  поражению. Поддерживает здоровую кишечную флору. Активирует действие ферментов, участвующих в синтезе витамина К. усиливает выработку молока у кормящей матери. 

     Список  используемой литературы. 
 
 
 

1. Алешин  Е.П., Пономарев А.А. – Физиология растений.- 2-е изд., «Агропромиздат».  Москва. 1985 год.
2. Кафели В.И., Сидоренко О.Д. – Физиология растений с основами микробиологии., «Агропромиздат». Москва. 1991 год.
3. Блукет Н.А. – Ботаника с основами физиологии растений. -  «Колос». Москва. 1975 год.
4. Хржановский В.Г., Пономаренко С.Ф. – Ботаника. – М.: Колос., 1982 год.
5. Якушкина Н.И. – Физиология растений. – М.: Посвещение. 1980 год.
6. Якушкина Н.И. – Физиология растений. – М.: - «Владос». 2005 год.