Эволюция хлорофилльного фотосинтеза

Автор Комбинатор, февраля 09, 2012, 17:17:05

« назад - далее »

Комбинатор

Набросал небольшую статью по сабжу: http://www.scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=300
Всех, у кого будут вопросы, замечания, или просто желание её обсудить, приглашаю в данную тему.

crdigger

 Первый вопрос: как в Фаерфоксе там сделать заворот строк,а то уползает за экран?

Комбинатор

Цитата: crdigger от февраля 09, 2012, 19:27:38
Первый вопрос: как в Фаерфоксе там сделать заворот строк,а то уползает за экран?

Вопрос всё же не совсем по адресу, я его не разрабатывал.
А что, стандартная полоса прокрутки увидеть окончание строки не помогает?

Дж. Тайсаев

хорошая статья, я правда в этом мало что понимаю, но чувствуется, что один из главных коньков крецов и тут теряет почву  :D
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

Oleg_Dm

Цитата: КомбинаторВозможно именно это, вкупе с постепенно ослабевающим потоком органики из вулканических и геотермальных источников и заставило биоту искать новые способы добычи столь необходимых для неё свободных электронов и водорода. И здесь сразу по крайней мере по двум пунктам вода оказалась вне конкуренции. Во-первых, она является едва ли не самым доступным вблизи поверхности Земли веществом, запас которого огромен. Во-вторых, кроме того, что она "всегда под рукой", строение её молекул в геометрическом плане очень сильно напоминает строение молекул сероводорода, что, по-видимому, существенно облегчило перенастройку предыдущих систем фотосинтеза, основанных на сероводороде, на воду. Однако, что бы освоить столь привлекальный ресурс, природе пришлось решить и ряд проблем. Одна из них заключалась в том, что для того, что бы растащить на составляющие молекулу воды, нужно затратить примерно в 7 раз больше энергии, чем на разложение сероводорода. При этом, по физико-химическим причинам такую операцию принципиально невозможно реализовать в одном и том же центре хлорофилльного фотосинтеза, нужны минимум два разных центра с разными характеристиками и возможностью передачи энергии между ними. Данную проблему природа решила, объединив в одной клетке две разные фотосистемы, и наладив взаимодействие между ними. Другая проблема заключается в том, что побочным продуктом данной реакции является кислород, являющийся сильнейшим окислителем, вследствие чего он активно разрушает многие важнейшие компоненты клетки, включая ДНК.

Oleg_Dm

1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.

2. Второй момент о первичности сероводородного фотосинтеза - не знаю как сейчас, но недавно не было однозначного мнения на этот счет.

3. Если это не просто перевод а обзор данных я бы включил в рассмотрение дохлорофильные системы усвоения света, это даст много идей.

Дж. Тайсаев

Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.
Ну почему же, сера во многом аналогична кислороду, а значит и сероводород в чём то аналогичен воде. Ну ядро чуть тяжелее и дополнительный слой s и p орбиталей, зато верхний слой, который и определяет в основном хим. свойства идентичен. Говорят же химики о кремневодородах как аналогах углеводородов, а здесь чем хуже. Тут я думаю главное отличие в том, что у серы ниже электроотрицательность из за большего радиуса, а значит и слабее водородные связи, но при определённых условиях, если его превратить в жидкость...
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

Комбинатор

Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
1. Я бы был очень осторожен сравнивая воду и сероводород, они различны как небо и земля, о сходстве их молекул нужно говорить с огромными оговорками, для химика это как красная тряпка.

Как указано в цитируемом отрывке, я ориентировался, в основном, на геометрическое сходство строения их молекул, что может означать и геометическое сходство активных центров, катализирующих реакцию отьёма у них электрона.

Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
2. Второй момент о первичности сероводородного фотосинтеза - не знаю как сейчас, но недавно не было однозначного мнения на этот счет.

Естественно, ни о какой однозначности говорить не приходится. Это лишь моя гипотеза, основанная на его универсальности (большинство фотосинтетиков способны работать, используя его в качестве "горючего").

Цитата: Oleg_Dm от февраля 16, 2012, 14:41:18
3. Если это не просто перевод а обзор данных я бы включил в рассмотрение дохлорофильные системы усвоения света, это даст много идей.

Это не обзор и не перевод, а, так сказать, "мысли вслух". Под "дохлорофильными системами усвоения света" имеется в виду только родопсиновый фотосинтез, или что-то ещё?

Дж. Тайсаев

Цитата: Комбинатор от февраля 17, 2012, 23:52:18
Как указано в цитируемом отрывке, я ориентировался, в основном, на геометрическое сходство строения их молекул, что может означать и геометическое сходство активных центров, катализирующих реакцию отьёма у них электрона.
вот здесь как раз огромная ошибка, геометрическое сходство этих молекул связано с общностью орбиталей внешнего слоя серы и кислорода и только, но энергия Гиббса и энтальпия при участии сероводорода будет различаться пожалуй даже сильнее, чем со многими другими, казалось бы совсем не похожими реагентами, а поскольку избирательность ферментов дискретная а не континуальная, тут важнее при переходе на другой субстрат не качество а термодинамика
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

Комбинатор

Цитата: Дж. Тайсаев от февраля 18, 2012, 16:34:01
вот здесь как раз огромная ошибка, геометрическое сходство этих молекул связано с общностью орбиталей внешнего слоя серы и кислорода и только, но энергия Гиббса и энтальпия при участии сероводорода будет различаться пожалуй даже сильнее, чем со многими другими, казалось бы совсем не похожими реагентами, а поскольку избирательность ферментов дискретная а не континуальная, тут важнее при переходе на другой субстрат не качество а термодинамика

Естественно, энергия Гиббса будет различаться, но почему это запрещает возможную гомологичность ферментов, ускоряющих соответствующие реакции? Ведь, насколько я понимаю, многие ферменты работают по принципу "замок - ключ", то есть обеспечивают оптимальное взаимное расположение и ориентацию реагирующих молекул. Если "ключи" в геометрическом плане не очень сильно различаются, может быть, и "замки" для них могут быть устроены в чём то схожим образом?

Oleg_Dm

Коллеги если вас интересует мнение к.х.н. скажу что молекулы Н2S и Н2О совершенно разные. По размеру, строению, энергии связей, химическим реакциям, физическим свойствам, свойствам жидкостей и свойствам растворов. Мне трудно представить что какие то белковые комплексы, как известно отличающиеся большой специфичностью могли использовать такие разные молекулы в качестве замены друг другу.

Поэтому если говорить о сходстве надо указать какое именно сходство и в чем оно проявляется конкретно применимо в данных условиях. Иначе получится что мы говорим о сходстве непохожих на 99% веществ, это вызывает большие сомнения.

Дохлорофильные системы это и родопсины и молекулы запасающие энергию света или использующие ее. Так понимаю что некоторые растения используют свет не только для фотосинтеза.

Влад

Наверно любые пигменты ведут себя на свету приблизительно одинаково.
Вот например меланин:
http://precedings.nature.com/documents/1312/version/1/files/npre20071312-1.pdf

вроде на его основе уже есть солнечные элементы:
http://hackaday.com/2009/09/08/diy-solar-panels/


Oleg_Dm

Цитата: Влад от февраля 23, 2012, 15:35:59
Наверно любые пигменты ведут себя на свету приблизительно одинаково.
Вот например меланин:
http://precedings.nature.com/documents/1312/version/1/files/npre20071312-1.pdf

вроде на его основе уже есть солнечные элементы:
http://hackaday.com/2009/09/08/diy-solar-panels/

об чем и речь, и в растениях далеко не только хлорофилл использует энергию солнца. Значит надо идти от самых простых систем к более сложным и скорее всего окажется что хлорофилл лишь одна из ветвей возможного фотосинтеза.

Комбинатор

Цитата: Oleg_Dm от февраля 23, 2012, 14:24:31
Поэтому если говорить о сходстве надо указать какое именно сходство и в чем оно проявляется конкретно применимо в данных условиях. Иначе получится что мы говорим о сходстве непохожих на 99% веществ, это вызывает большие сомнения.

Дохлорофильные системы это и родопсины и молекулы запасающие энергию света или использующие ее. Так понимаю что некоторые растения используют свет не только для фотосинтеза.

Сходство в пространственном строении молекул. В обоих случаях к центральному атому (кислорода или, соответственно, серы) с боков присоединены по два атома водорода. Расстояние от центрального атома до атомов водорода в случае воды на 40% меньше, а угол на 12 градусов больше. Я не химик и не берусь судить, насколько существенны указанные различия для белков, которые должны фиксировать указанные молекулы в определённом положении.

Я не знаю более древних, чем хлорофилл, молекул, используемых для запасения энергии света кроме родописина. Если вы знаете, уточните, плиз, что имеетcя в виду. АДФ/АТФ, или нечто иное?




Дж. Тайсаев

АДФ и АТФ могут конечно претендовать на роль перпетум мобиле фототрофов, но для этого им как минимум нужен приёмник света (пигмент) и посредник для её перевода в тепловую энергию.
а по поводу специфичности ферментов не стоит заморачиваться, есть общая эволюционная тенденция сужения этой самой специфичности, так что я думаю, что могло быть и такое чудо, когда фермент не различал сероводорд от воды
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).