Фотосинтез и животный организм. Возможно ли?
Хотел узнать экспертное мнение, можно ли, теоретически, как- нибудь, животному организму внедрить растительные клетки хлоропласты или ещё что то сделать, чтобы он ими пользовался как дополнительный источник получения веществ?
Ведь есть же моллюск который их внедряет поедая водоросли. Возможно ли такое внедрение человеку например. Представьте, под кожей находились бы хлоропласты, как симбионты, на солнце, при надобности, фотосинтезировали и синтезировали вещества, потом те поступали бы в сосуды и разносились по организму.
Ваши мнения...
Ученые из Кембриджа построили компьютер, который полгода проработал за счет фотосинтеза сине-зеленых водорослей
Сине-зеленые водоросли, герметично упакованные в небольшом резервуаре, в течение шести месяцев снабжали электричеством персональный компьютер. По мнению исследователей, подобные фотосинтетические генераторы энергии в самом ближайшем будущем смогут обеспечить работу целого ряда небольших устройств, не требуя при этом редких и неустойчивых материалов, используемых для производства аккумуляторных батарей.
Фотоэлектрический аккумулятор, генерирующий электроэнергию за счет работы циано - грамотрицательных бактерий способных к фотосинтезу.
Кристофер Хоу из Кембриджского университета совместно с коллегами изготовили из алюминия и прозрачного пластика небольшой корпус размером с батарейку формата АА. Внутри него была помещена колония цианобактерий Synechocystis sp. PCC 6803 – или обычных "сине-зеленых водорослей". (Эти грамотрицательные бактерии под воздействием солнечного света вырабатывают кислород в результате процесса, известного как фотосинтез.).
Устройство было размещено на подоконнике в квартире Паоло Бомбелли - одного из членов команды во время локдауна вызванного пандемией covid-19 и оставалось там с февраля по август 2021 года. Данная конструкция обеспечивала непрерывную работу компьютера собранного на базе Arm микропроцессора.
Миникомпьютер работал в циклическом режиме: 45 минут вычисляя суммы последовательных целых чисел и 15 минут в режиме ожидания, потребляя при этом 0,3 и 0,24 микроватта энергии соответственно.
На протяжения всех шести месяцев исследований не было ни одного отключения электроэнергии, и даже после завершения эксперимента бактерии продолжали вырабатывать электрический ток.
Хоу считает, что существует две наиболее вероятные гипотезы происхождения энергии. Либо бактерии сами производят электроны, либо они создают соответствующие условия, в которых алюминиевый анод корродирует в ходе химической реакции, в результате которой образуются электроны. А поскольку эксперимент прошел без какой-либо заметной деградации анода, учёные полагают, что именно бактерии продуцируют основную часть электрического тока.
Хоу утверждает, что новую технологию можно расширить, но для этого необходимо провести дополнительные исследования. "Это не совсем просто", - говорит он. "На данном этапе установка такой системы на крыше вашего дома не обеспечит его полноценным питанием. Для этого еще многое нужно сделать. Но она может работать в сельских районах стран с низкими и средними доходами, например, в тех случаях, когда небольшое количество энергии может быть очень полезным, например, для экологичных сенсоров или зарядки мобильного телефона".
Поскольку цианобактерии получают питание в процессе фотосинтеза, новая технология способна вырабатывать энергию даже в темное время суток.
Экспериментируя с созданием корпуса батарей из обычных пластиковых бутылок учёные пришли к выводу, что такие устройства будут стоить очень дёшево, а их коммерческое производство может быть налажено в течение ближайших пяти лет. В настоящий момент исследователи оттачивают технологию с другими видами водорослей, способных генерировать более мощное электрическое поле.
Источники: журнал Energy & Environmental Science, Википедия
(DOI: 10.1039/D2EE00233G)
(https://www.bioc.cam.ac.uk/research/howe)
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Цианобактерии)
(https://www.newscientist.com/article/2319584-computer-powere...)
P.S.: новость вызывает большой вопрос, так как выделенный текст является полнейшим бредом. Ночью фотосинтеза нет. И точка. Либо забугорных журналистов покусали наши и пропущен участок где говорится о выработке электричества в темноте, или о наличии обычного аккумулятора заряжаемого днем, либо Бог знает что они пропустили с уточняющей информацией, либо, если ученый такое говорит, то у Кембриджского университета проблемы
Или, мож я чего-то не знаю?...
В пустыне Гоби нашли бактерию с уникальной системой фотосинтеза
Она позаимствовала её у древней протеобактерии.
Бактерия Gemmatimonas phototrophica
Международная группа учёных сообщила об открытии необычной бактерии, которая совершенно уникальным образом собирает солнечную энергию. Она была найдена в пустыне Гоби.
Хотя «гоби» в переводе с монгольского означает «безводное место», водоёмы в этом регионе всё же встречаются. В одном из них – озере Тянь Е Ху – восемь лет назад была найдена необычная бактерия. Этот организм принадлежит к редкому роду бактерий под названием Gemmatimonas и содержит бактериохлорофилл, пигмент, родственный хлорофиллам, обнаруженным в растениях.
Анализ её генома показал, что эта бактерия, получившая название Gemmatimonas phototrophica, осуществляет форму фотосинтеза, позаимствованную у древней протеобактерии – совершенно другого типа бактерий.
«Это исследование имеет важное значение, поскольку оно показывает, что G. phototrophica независимо разработала свою собственную компактную, надёжную и высокоэффективную систему для сбора и улавливания солнечной энергии», – заявили авторы исследования.
Учёные выявили подробную структуру комплекса фотосинтеза, который включает 178 пигментов, связанных с более чем 80 белковыми субъединицами. Светособирающие субъединицы расположены двумя концентрическими кольцами вокруг реакционного центра, который преобразует поглощенную световую энергию в электрический заряд.
«Архитектура комплекса очень элегантна – это настоящий шедевр природы. Он обладает не только хорошей структурной стабильностью, но и высокой эффективностью сбора света», – сказал Михал Коблизек, соавтор исследования из Чешской академии наук.
Поскольку пигменты во внешнем кольце имеют более высокую энергию, чем пигменты в центре кольца, вся система служит своеобразной воронкой для поглощения энергии. Энергия, поглощенная пигментами на периферии комплекса, в течение нескольких пикосекунд переносится по градиенту энергии к центру комплекса, где трансформируется в метаболическую энергию.
Схематическое изображение фотосинтетического комплекса бактерии Gemmatimonas phototrophica
Все компоненты комплекса делают его более крупным, чем все ранее описанные фотосинтезирующие комплексы. Исследователи поясняют, что, хотя для создания такой фотосинтезирующей структуры требуется больше энергии, это компенсируется её стабильностью и надёжностью, что, вероятно является эволюционным преимуществом для этих бактерий.
Учёные заявили, что секреты фотосинтеза G. phototrophica могут стать основой для развития синтетической биологии на солнечной энергии.
Фальсификаты, палеодиета, криминалистика и многое другое в свете изотопной масс-спектрометрии
После моего комента к посту про определение подлинности меда, получил 13 новых подписчиков (на момент публикации 26), много просьб пилить пост по изотопным методам анализа и моральный долг перед Пикабу.
Специально для лиги детективов. Я работал руководителем на больших заводах, строил их и вводил в эксплуатацию, сидел без работы, решал экологические проблемы и много чего ещё делал в этой жизни. Мне уже много лет и примерно год назад мне выпал шанс заняться тем, что люблю - наукой. На заре своей трудовой деятельности я 10 лет отработал в НИИ от лаборанта до мнс.
И вот я опять в белом халате работаю с уникальным прибором изотопный масс-спектрометром.
Поехали.
Видов масс-спектрометрии много. Коснусь только одного направления Изотопная масс-спектрометрия именно такое наименование связано с изучением соотношений стабильных лёгких изотопов в различных объектах исследований. Как же это все тяжеловесно(( но я не объясню без вот этого всего. Я специализируюсь на изучении соотношений 13С/12С (углерод) и 15N/14N (азот). Вся органика содержит углерод и азот и что удивительно в окружающей среде есть такое явление - стабильные изотопы (что такое изотопы разговор достойный отдельного поста, если надо то напишу, но информации по этому вопросу много, ищите). Соотношение тяжёлых и лёгких изотопов постоянно и со временем не изменяется, на то они и стабильные. В ходе исследования этих соотношений в различных объектах и в различных уголках земли, обнаружили, что соотношение стабильных изотопов изменяется в зависимости от географии и в зависимости уровня в трофической цепи, а у растений ещё и от типа фотосинтеза (С3 или С4 с САМ растениями отдельный разговор). Исходя из этих интересных взаимосвязей удается вытянуть удивительную информацию.
Уфф... Добежали до конкретики.
Фальсификаты.
Мед.
Разделим мед на составляющие: белок, сахароза, глюкоза, фруктоза. Проанализируем каждый компонент на ,IRMS и получаем соотношения изотопов (дельту). Изотопное соотношение (они же дельты, они же изотопные подписи) Всех компонентов должны совпасть. Почему? Потому что все это исходит из пчёлки которая ест с одних и тех же цветов и из того что она съела она сделала сахара и белки меда. Все! Однозначно, неоспоримо! Подмешайте, что-то в мед и все дельты разлетятся на масспек вы увидите разнобой цифр. Обойти это исследование возможно только имея в своем распоряжении IRMS и беспредельное количество ресурсов и времени, а следовательно стоимость такого фальсификата будет настолько высока, что и представить себе сложно.
Алкоголь
Да и тут у нас все очень хорошо. IRMS не укажет, какой это спирт и не укажет плеснули туда глицерина это решается другими методами. Но изотопный масс-спектрометр и тут творит магию. IRMS анализ может ответить на вопрос какое происхождение спирта. Синтетический спирт имеет характерную изотопную подпись, ее ни с чем не спутаешь, но это не все. Спирт полученный из зерна, винограда или агавы так же сильно отличается по изотопному составу. Ну и все дальше почти как с медом. Есть ещё интересный аспект, можно отдельно проанализировать спирт напитка и углекислый газ того же напитка (шампанское, пиво) и если подписи не совпали то газ в напиток пришел извне, а не набродил
Сыр и другая молочка.
Очень интересная тема. Тут подход иной, определять пальмовое масло не интересно, для этого есть менее тяжеловесные методы. Помните про географию и зависимость изотопной подписи от региона. Вуаля! Мы можем установить регион происхождения, и понять, что этот пармезан ну ни как не из окрестностей Пармы, а наш родной из под Калуги.
Археология
последнее время появилось много работ по изучению диеты древних людей и не только людей. Все эти работы основаны на достижениях изотопной масс-спектрометрии. Ты то, что ты ешь. Из за рациона питания сдвигается соотношение стабильных изотопов (фракционирование). Последняя моя работа это изотопный анализ коллагена извлечённого из костных остатков людей железного века (IV век до нэ) живших на севере Сибири. По результатам получилось, что питались они в основном мясом теплокровных травоядных, а вот один из товарищ явно любил рыбку, шаман видимо (намечались мы с ним).
Криминалистика.
Тут только теория и опыт зарубежных коллег. Определить происхождения взрывчатых и других нехороших веществ. В некоторых случаях можно определить конкурентную лабораторию где, сварили ту или иную субстанцию. В этом разделе углубляться не буду по понятным причинам.
Изотопные исследования проводят и геологи, но тут я не силен. Знаю, что их объекты это карбонаты и вулканические газы, но что они там ищут не понимаю. А вот экологи и биологи это свои люди и их исследования вполне понятны, IRMS им помогает установить трофические цепи не разрушая биом.
Хотел ещё написать про исследования в области парниковых газов и кое какие интересные ответления, но Пикабу начал ругаться на длину поста.
PS. Огромная просьба не цепляться к орфографии и пунктуации, писал на телефоне, холодным вечером, ошибки править и стилистику никак не хотелось.
Будет продолжение? Понятия не имею, нужно ли.
Данной темой Я себя полностью деанонимизирую, прошу не надо всю тему превращать в аттракцион.
На вопросы постараюсь ответить, но не обещаю.
Влияние фитохромов на процессы фотосинтеза
Одним из главных процессов на Земле, который собственно и обеспечивает жизнь на ней, является фотосинтез. А заправляют им растения. Как известно, для фотосинтеза растениям необходим свет. Оказывается, ключевую роль в восприятии света растениями, в оптимизации растением своей структуры, обеспечивающей максимальное использование света в фотосинтезе, играют их маленькие помощники фитохромы. К тому же, они еще и разными бывают. Наиболее важными из них являются фитохромы А и В (phyA and phyB). Например, активный PhyB способствует дифференцировке устьиц, что позволяет растениям получать преимущества от более высокой освещенности за счет снижения эффективности использования воды.
Что еще за «фитохромы», спросите Вы? Поясню. Фитохромы - это фоторецепторы, сине-зеленые пигменты, которые существуют в двух взаимопревращающихся формах. Одна поглощает красный свет с длиной волны λ~660нм (RL) и является физиологически активной формой (Pfr), другая - дальний красный с длиной волны λ~730нм (FRL), это физиологически неактивная форма (Pr). Известно, что уровень Pfr повышается при высоком соотношении RL/FRL. Эта ситуация соответствует действию сильного солнечного света в полдень, когда наблюдается высокий уровень ультрафиолетового излучения. Получается, что увеличение уровня Pfr, по-видимому, служит своеобразным «индуктором» для формирования защитных механизмов, чтобы противостоять таким стрессорам как УФ излучение и интенсивный свет. Поздним вечером, когда нет необходимости в такой защите, отношение RL/FRL уменьшается и Pfr преобразуется обратно в Pr. Как фитохромы это делают? Какие механизмы лежат в основе защиты фотосинтетического аппарата от стресса? Ряд данных показывает, что повышение устойчивости к определенным стрессовым факторам может быть достигнуто путем увеличения отношения Pfr / Pfr + Pr. Достаточно высокое отношение Pfr / Pfr + Pr, которое сопоставимо с высоким отношением RL/FRL нужно для поддержания необходимого уровня хлорофиллов в зрелых листьях и структурной целостности хлоропластов во время процесса старения. Ко всему прочему выяснилось, что превращение Pr в Pfr может активировать антиоксидантные ферменты, такие как каталаза и пероксидаза и стимулировать образование низкомолекулярных антиоксидантов - каротиноидов и флавоноидов, которые также стоят на страже защиты растений от окислительного стресса. Что не менее важно, такая система защиты не обходится без участия большого количества генов антиоксидантной системы, включая гены, кодирующие тилакоид аскорбатпероксидазу (tAPX), цитозольную аскорбатпероксидазу 1 (APX1), а также халконсинтазу (CHS) и L-фенилаланин- аммиак-лиазу, участвующую в биосинтезе флавоноидов.
Таким образом, фитохромы являются жизненно важной «системой наблюдения», поскольку позволяют растениям адаптироваться к изменяющейся среде, приспосабливаться к изменениям длительности светлого времени суток и противостоять окислительному стрессу в ходе фотосинтеза.