생물이 음식을 얻는 방법

음식을 생각할 때 일반적으로 좋아하는 음식의 이미지를 떠올리 시나요? 음식은 모든 생물에게 중요하기 때문에 이것은 자연스러운 과정입니다. 이 기본적인 필요를 충족시키기 위해 모든 생물은 자신의 음식을 만들거나 다른 출처에서 얻습니다. 인간은 식물과 동물을 모두 먹을 수 있습니다. 어떤 동물은 다른 동물을 소비하고 어떤 동물은 식물을 음식으로 먹습니다. 궁극적으로 우리는 지구상의 모든 사람들이 식량을 식물에 의존하고 있음을 알 수 있습니다. 그러면 식물은 무엇을 먹습니까? 실제로 식물은 태양 광과 이산화탄소라고 불리는 가스를 “먹고”이 두 가지 모두 지구상에서 쉽게 구할 수 있습니다. 육상 식물이 햇빛과 이산화탄소를 사용하여 자신의 음식을 생산하는 과정을 광합성이라고합니다 (그림 1). 이산화탄소는 잎에 흡수되고 햇빛은 식물의 엽록소 (Chl)라는 화학 분자에 포착됩니다. 모든 광합성 유기체에는 Chl이 포함되어 있습니다.

그러나 육상 식물이 광합성을 수행하는 방식은 지구의 거의 70 %를 차지하는 바다에 사는 유기체에 도움이되지 않습니다. 바다에있는 식물은 문제에 직면 해 있습니다. h 가벼운 가용성. 빛의 파란색 및 녹색 부분은 빛의 노란색 및 빨간색 부분보다 물에 더 많이 침투합니다 (그림 2). 다행스럽게도 해양 식물은 시아 노 박테리아 (청록색 조류라고도 함)라고하는 미세한 미세 미생물로부터 제한된 빛과 이산화탄소로 식량을 생산하는 데 도움을받습니다. 이 미생물은 희미한 빛 조건에 적응했으며, 자신과 다른 생물의 이익을 위해 광합성을 수행합니다. 시아 노 박테리아는 수십억 년 동안 지구상에 살고있는 고대 미생물입니다. 시아 노 박테리아는 우리가 살고있는 산소로 가득 찬 분위기를 만드는 데 책임이 있다고합니다. 저조도 환경에서 광합성을 수행하기 위해 시아 노 박테리아는 시아 노 박테리아의 세포막 (외부 덮개)에 묻혀있는 피코 빌리 단백질이라는 단백질의 도움을받습니다.

Phycobiliproteins이란 무엇입니까?

Phycobiliproteins은 수중 (물) 환경에서 Chl의 보조 역할을합니다. 빛은 바다로 침투하기 어렵 기 때문에 phycobiliproteins은 가능한 모든 빛을 흡수하여이 작업을 더 쉽게 만듭니다. 그들은 빛의 녹색 부분을 흡수하고 그것을 Chl이 요구하는 빛의 색인 붉은 빛으로 바꾼다. 그러나 빛의 색상을 변경하는 것은 생각만큼 쉽지 않습니다. 녹색 빛은 한 색의 빛을 흡수하고 다른 색의 빛을 발산하는 다른 phycobiliprotein 분자를 통과해야합니다. 주어진 색은 두 번째 phycobiliprotein에 의해 흡수되어 세 번째 색으로 바뀝니다.이 과정은 방출 된 빛이 빨간색이 될 때까지 계속되며, 이는 최종적으로 Chl에 의해 흡수 될 수 있습니다. 이 전체 과정이 일어나기 위해 그림 3에서 볼 수 있듯이 Chl 분자 위에 일종의 모자처럼 배열 된 세 가지 종류의 phycobiliprotein 분자가 있습니다.이 세 종류의 phycobiliprotein은 다음과 같습니다.

• (a) C-phycoerythrin (CPE), 분홍빛이 도는 적색이며 햇빛의 녹색 부분을 흡수합니다.

• (b) C- 피코시 아닌 (CPC), 짙은 파란색이며 햇빛의 주황색-빨간색 부분을 흡수합니다.

• (c) 알로 피코시 아닌 (APC) ), 밝은 파란색이며 햇빛의 빨간색 부분을 흡수합니다.

피코 빌리 단백질이 다양한 색상의 빛을 흡수하는 이유는 내부에 빌린이라는 화학 분자가 포함되어있어 밝은 색상을 제공하기 때문입니다. 이 bilins는 한 색상의 빛을 흡수하고 다른 색상의 빛을 방출하여 빛의 색상을 변화시킵니다. 고급 기기를 통해 시아 노 박테리아에서 이러한 분자와 단백질의 배열을 분석 할 수 있습니다. 우리는 phycobiliprotein이 원반 모양이고 원반이 서로 겹쳐져 모자와 같은 구조를 형성한다는 것을 알고 있습니다. 스택의 한쪽 끝은 CPE로 만들어지고 다른 쪽 끝은 CPC로 만들어집니다. 이 어셈블리는 APC로 만들어진 코어에 결합됩니다. 이 전체 구조는 APC에서 방출되는 적색광을 받아들이는 Chl에 연결됩니다. 모자와 같은 구조의 배열은 그림 3에 나와 있습니다.

Phycobiliproteins에서 빛 에너지 전달은 어떻게 발생합니까?

녹색에서 빨간색으로의 밝은 색 변화 형광으로 알려진 과정을 통해 장소. 형광이 무엇인지 봅시다. 손전등을 비추면 밝은 오렌지색으로 빛나는 분홍색 액체로 채워진 투명한 용기를 상상해보십시오! 이것이 바로 CPE가하는 일입니다 (그림 4). 모든 피코 빌리 단백질은 비추는 빛의 색과 다른 색의 가시 광선을 발산하는 흥미로운 특성을 가지고 있습니다. CPE가 녹색 표시등을 노란색-주황색으로 변경하면 CPC가 노란색-주황색 표시등을 받아 밝은 빨간색으로 변경합니다. APC는이 밝은 빨강 빛을 받아 Chl에 대해 진한 빨강 빛으로 변경합니다. 그래서 이제 우리는 녹색 빛이 빨간색으로 바뀌 었습니다. 그것은 자연이 Chl이 흡수하도록 의도 한 빛의 색입니다. 전체 프로세스는 일종의 릴레이 경주로, 각 참가자는 이전 참가자가 중단 한 지점을 선택합니다 (그림 5). 이 피코 빌리 단백질은 시아 노 박테리아라고 불리는 아주 작은 미생물의 중요한 부분으로, 육상 식물과 거의 동일한 방식으로 광합성을 수행합니다. 유일한 차이점은 다른 화학 분자 세트를 사용한다는 것입니다. 시아 노 박테리아는 phycobiliprotein을 사용하고 육상 식물은 Chl을 사용합니다.

우리는 무엇을 배웠습니까?

그래서 이제 우리는 광합성이 식물이 Chl을 사용하여 음식을 생산하는 과정이라는 것을 알고 있습니다. 우리는 또한 바다에서 사용할 수있는 빛의 양이 감소하면이 광합성 과정이 감소한다는 것을 알고 있습니다. 자연은 phycobiliproteins으로 알려진 일부 보조 화학 분자를 진화 시켰습니다.이 분자는 바다에서 사용할 수있는 빛의 색을 흡수하고이 빛을 Chl 분자가 사용할 수있는 색으로 바꿀 수 있습니다. 이 피코 빌리 단백질은 눈에 보이지 않는 작은 시아 노 박테리아에서 발견되며, 광합성은 바다의 살아있는 유기체에 음식을 제공하고 우리가 매초마다 호흡하는 대기 중 산소를 만드는 역할을합니다.이 작은 유기체가 해양 생물에 그러한 변화를 가져올 수 있다는 것이 흥미롭지 않습니까? 앞으로 우리는 phycobiliproteins의 기능과 그것이 인류의 이익을 위해 할 수있는 역할에 대해 더 많이 이해하기를 바랍니다.

용어집

광합성 : 식물이하는 과정 햇빛과 이산화탄소 가스를 사용하여 자신과 다른 유기체를위한 음식을 생산합니다.

엽록소 : 식물에 존재하는 화학 분자로 광합성을 위해 햇빛을 흡수합니다.

물리 단백질 : 시아 노 박테리아에서 발견되는 착색 안료 및 엽록소가 흡수 할 수없는 특정 색상의 빛을 흡수하여 광합성을 돕는 특정 기타 유기체.

형광 : 특정 화합물이 한 색상의 빛을 흡수하고 다른 색상을 발산하는 특성. Phycobiliproteins은이 속성을 사용하여 흡수하는 빛의 색상을 변경하여 빛이 광합성에 사용될 수 있도록합니다.

이해 상충 선언문

저자는 연구가 잠재적 인 이해 상충으로 해석 될 수있는 상업적 또는 재정적 관계의 부재.

감사

이 원고에는 등록 번호 CSIR-CSMCRI – 114/2016이 지정되었습니다. TG는 AcSIR 박사를 감사하게 생각합니다. 재정 지원을위한 등록 및 CSIR (CSC 0105)