耐高溫生物是怎樣做到高溫下維持生理功能的?
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比如龐貝蠕蟲,生活環境可以超過百度,難道不會遇到蛋白質變性的問題嗎?
蛋白質算是一類物質吧,在高溫條件下,蛋白會變性,只要超過其Tm值,有些蛋白質不需要沸水,也許是常溫或者稍高就會變性。我所做課題研究的模式生物是硫化葉菌,一種在高溫溫泉中生長的古生細菌,最適生長溫度是85℃。它們能存活的下來有以下幾點:
1,在進化過程中,它們很早就出現並與在進化途徑上與真核生物域和真細菌域分開,且更接近真核生物。地球早期的環境是很惡劣的,高溫,高硫,高鹽的環境有生物出現,且在進化過程中一直在這樣的極端環境下生活,保留了其耐高溫、高壓、高鹽等極端環境的特性;
2, 單就現在看這些極端微生物,它們有細胞膜保護的內環境,能使細菌能正常代謝,維持生存;
3,極端環境微生物的蛋白有很大一部分是耐高溫的,在體外將這些蛋白表達後,能保證在85℃甚至90℃的情況下不變性,依然有生物活性;
4,DNA是耐高溫的物質,因此在遺傳物質的穩定遺傳過程中,高溫不是最大的影響因素。
題主的第三個問題:他們的蛋白結構依然時候自然界中的普遍氨基酸組成,一級結構上也就是氨基酸的組成可能偏向於某些氨基酸,二級結構上也是基本的α螺旋及β摺疊和linker區構成,在三級結構上,蛋白可能形成更多的疏水鍵來維持蛋白的熱穩定性,且其結構域之間更緊密。總的來說,這些耐高溫的蛋白依然是蛋白,只是長期的進化使得其氨基酸序列在進化方向上越來越趨向於其在高溫條件下穩定存在。具體的機制和原因還有很多,有待研究,並沒有一個明確的定律發現。
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