FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Как бактерии проводят электричество

Электропроводящие выросты на поверхности бактериальных клеток устроены подобно обычным электрическим проводам – с проводящей внутренней частью и изолирующей обмоткой.

 

 

 

 

У бактерий рода Geobacter, открытых в конце 80-х годов прошлого века, есть несколько примечательных особенностей. Они живут в почве и на дне водоёмов – там, где нет кислорода, который геобактеры не любят, будучи строгими анаэробами. При этом энергию они получают, окисляя разнообразные органические вещества, включая нефтяные углеводороды, и металлы, в том числе и радиоактивные, вроде урана. 

Окисляя субстрат, бактерии отбирают у него электроны и передают его по сложной цепочке белков. Во время этого путешествия электронов происходят биохимические реакции, в которых энергия запасается в химической форме, удобной и доступной для клетки. Образно говоря, электронный поток крутит колёса белковой энергетической станции.

 

 

Но электронный поток нужно в итоге куда-то сбрасывать. Бактерии рода Geobacter используют для этого серу, оксиды железа и другие соединения других металлов. И вот со сбросом электронов связана другая, ещё более любопытная особенность геобактеров. Несколько лет назад исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте обнаружили, что биоплёнки бактерий Geobacter sulfurreducens проводят электроны так же хорошо, как искусственные металлические наноструктуры. Дальнейшие эксперименты показали, что электричество в бактериальных биоплёнках бежит по белковым нитям, растущим на поверхности клеток. То есть через эти нити бактерии отводят электроны, оторванные от окисляемого субстрата, передавая их наружу, на другой субстрат, который готов их принять – то есть на серу, на оксиды железа и т. д.

Возник вопрос, как устроены бактериальные провода. С одной стороны, было бы логично, если бы проведением электронов занимались белки цитохромы. Именно они стоят в электронных цепях фотосинтеза и клеточного дыхания (так называют те самые энергетические реакции, без которых не может обойтись ни бактерия, ни растение, ни человек). Если цитохромы и так умеют проводить электроны, почему бы им не поработать на отведение электронного потока наружу?

Однако несколько лет назад сотрудники Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории опубликовании статью, в которой утверждали, что, по крайней мере, у бактерии G. sulfurreducens электрические провода состоят из белка пилина, который образует выросты-пили или ворсинки. Пили разных типов есть у многих бактерий, и функций у пилей тоже много, почему бы им и ток не проводить? Тем более, что структура ворсинки, сложенной их множества молекул пилина, как будто это позволяла: теоретически электроны могли бы перескакивать в ворсинках от одних ароматических аминокислот к другим.

Прошло ещё какое-то время, и вот на днях в журнале Cell появилась работа исследователей из Йеляи Виргинского университета, которые решили повнимательнее присмотреться к электропроводящим ворсинкам-пилям G. sulfurreducens. И оказалось, что эти ворсинки сделаны всё же не из пилина, а из одного из белков-цитохромов – OmcS. Все цитохоромы содержат гем – своеобразную молекулу в молекуле, а гем, в свою очередь, содержит атом железа. Гем с железом помогает цитохромам принимать электроны и передавать их дальше – тому, кто готов их принять.

Одна молекула OmcS удерживает шесть гемов. При этом у цитохромовых нитей G. sulfurreducensособая структура: молекулы белков развёрнуты так, чтобы гемы были в центре нитей и стояли рядом друг с другом в определённой ориентации – чтобы электронам было недалеко прыгать между ними. В результате получается что-то вроде настоящего провода, у которого металлическая проводящая часть обёрнута в изолирующую обмотку, только тут роль проводящей части играют гемы с железом, а роль изоляции – белковая часть цитохромовых молекул.

Интерес к G. sulfurreducens и другим представителям геобактеров вполне понятен – может быть, их белковые провода можно как-то использовать в новейшей электронике. Кроме того, как мы говорили в начале, геобактеры добывают энергию из таких веществ, которые часто оказываются загрязнителями среды, поэтому, возможно, эти бактерии можно приспособить к экологической очистке почвы и воды.

 

 

 

 

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Первый снимок черной дыры

Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени.

 

 

 

Вездесущий натрий

Крупинки натрий-хлора в солонке, бензоат в газировке и лаурилсульфат в шампуне — натрий окружает нас если не повсюду, то, по крайней мере, на кухне и в ванной.

 

 

Последним сдался килограмм

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Нейросеть сибирских ученых для анализа растений поможет автоматизировать диагностику рака

Мы хотим прокормить растущее население планеты

Нетворкинг

Ученые разработали новый метод получения химических комплексов для фотогальванических элементов

Группа российских исследователей при участии ученых из МГУ имени М.В.Ломоносова разработали новый метод синтеза субфталоцианиновых комплексов, которые можно будет использовать для создания фотогальванических элементов.

Рак кишечника? Пейте аспирин!

Медицине давно известно о аспирине, как незаменимом средстве в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, особенно ишемического инсульта и инфаркта миокарда, но благодаря этому исследованию ученым удалось шагнуть еще дальше.