The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs
The article surveys multiple roles of carbonic anhydrases (CAs) in inorganic carbon (Ci) acquisition by cyanobacteria, microalgae, and macrophytes under Ci limiting conditions. Slow Ci diffusion in aquatic environments imposes the need for carbon concentrating mechanisms (also named CO2 concentratin...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine
2021
|
| Онлайн доступ: | https://algologia.co.ua/journal/article/view/31.4.337 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Algologia |
Репозитарії
Algologia| id |
oai:algologia.co.ua:article-31 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
oai:algologia.co.ua:article-312023-09-03T13:17:25Z The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs Роль карбоангідраз у механізмах концентрування карбону водних фотоавтотрофів Polishchuk, O.V. microalgae cyanobacteria macrophytes photosynthesis pyrenoid carboxysome inorganic carbon carbonic anhydrase carbon concentrating mechanisms мікроводорості ціанобактерії макрофіти фотосинтез піреноїд карбоксисома неорганічний карбон механізми концентрування карбону карбоангідраза The article surveys multiple roles of carbonic anhydrases (CAs) in inorganic carbon (Ci) acquisition by cyanobacteria, microalgae, and macrophytes under Ci limiting conditions. Slow Ci diffusion in aquatic environments imposes the need for carbon concentrating mechanisms (also named CO2 concentrating mechanisms, CCMs) in aquatic photoautotrophs to transport Ci against the gradient and ensure CO2 supply to photosynthesis. There are common requirements for efficient CCM functioning in cyanobacteria, algae, and aquatic angiosperms, including active transport of HCO3- to the Ci-concentrating compartment and CO2 generation from the HCO3- pool in the Rubisco-enriched subcompartment. Facilitating Ci diffusion in aqueous solutions and across lipid bilayers, CAs play essential roles in CCMs that are best studied in cyanobacteria, green algae, and diatoms. Roles of CAs in CCMs depend on their localization and include facilitation of active transmembrane Ci uptake by its supplying at the outer surface (Role 1) and removal at the inner surface (Role 2), as well as the acceleration of CO2 production from HCO3- near Rubisco (Role 3) in a special CO2-tight compartment, carboxysome in cyanobacteria or pyrenoid in microalgae. The compartmentalization of CAs is also critical because, if activated in the HCO3- –concentrating compartment, they can easily eliminate the Ci gradient created by CCMs. Розглядається декілька ролей карбоангідраз (КА) у засвоєнні неорганічного карбону (Cн) ціанобактеріями, мікроводоростями та макрофітами в умовах дефіциту Cн. Повільна дифузія Cн у водному середовищі зумовлює необхідність у механізмах концентрування карбону (МКК, т.з. механізмів концентрування CO2) у водних фотоавтотрофів для транспортування Cн проти градієнту та забезпечення постачання CO2 для фотосинтезу. Існують спільні вимоги для ефективного функціонування МКК у ціанобактеріях, водоростях та водних судинних рослинах, які включають активний транспорт HCO3- до Cн-концентрувального компартменту та утворення CO2 з пулу HCO3- у субкомпартменті, збагаченому Рубіско. Полегшуючи дифузію Cн у водних розчинах та крізь ліпідні бішари, КА відіграють істотну роль у МКК, які найкраще вивчені у ціанобактерій, зелених та діатомових водоростей. Роль карбоангідраз у МКК залежить від їх локалізації та включає полегшення активного трансмембранного поглинання Cн шляхом його постачання на зовнішній поверхні (Роль 1) та видалення на внутрішній поверхні (Роль 2), а також прискорення утворення CO2 з HCO3- поблизу Рубіско (Роль 3) у спеціальному герметичному для CO2 компартменті – карбоксисомі у ціанобактеріях або піреноїді у мікроводоростях. Компартменталізація КА має вирішальне значення, оскільки їх активність у HCO3--концентрувальному компартменті легко може зняти градієнт Cн, створений МКК. M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine 2021-12-22 Article Article application/pdf https://algologia.co.ua/journal/article/view/31.4.337 10.15407/alg31.04.337 Algologia; Vol. 31 No. 4 (2021); 337–352 Альгологiя; Том 31 № 4 (2021); 337–352 Альгология; Том 31 № 4 (2021); 337–352 2413-5984 0868-8540 10.15407/alg31.04 uk https://algologia.co.ua/journal/article/view/31.4.337/36 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |
| institution |
Algologia |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-09-03T13:17:25Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic_facet |
microalgae cyanobacteria macrophytes photosynthesis pyrenoid carboxysome inorganic carbon carbonic anhydrase carbon concentrating mechanisms мікроводорості ціанобактерії макрофіти фотосинтез піреноїд карбоксисома неорганічний карбон механізми концентрування карбону карбоангідраза |
| format |
Article |
| author |
Polishchuk, O.V. |
| spellingShingle |
Polishchuk, O.V. The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| author_facet |
Polishchuk, O.V. |
| author_sort |
Polishchuk, O.V. |
| title |
The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_short |
The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_full |
The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_fullStr |
The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_full_unstemmed |
The roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_sort |
roles of carbonic anhydrases in сarbon concentrating mechanisms of aquatic photoautotrophs |
| title_alt |
Роль карбоангідраз у механізмах концентрування карбону водних фотоавтотрофів |
| description |
The article surveys multiple roles of carbonic anhydrases (CAs) in inorganic carbon (Ci) acquisition by cyanobacteria, microalgae, and macrophytes under Ci limiting conditions. Slow Ci diffusion in aquatic environments imposes the need for carbon concentrating mechanisms (also named CO2 concentrating mechanisms, CCMs) in aquatic photoautotrophs to transport Ci against the gradient and ensure CO2 supply to photosynthesis. There are common requirements for efficient CCM functioning in cyanobacteria, algae, and aquatic angiosperms, including active transport of HCO3- to the Ci-concentrating compartment and CO2 generation from the HCO3- pool in the Rubisco-enriched subcompartment. Facilitating Ci diffusion in aqueous solutions and across lipid bilayers, CAs play essential roles in CCMs that are best studied in cyanobacteria, green algae, and diatoms. Roles of CAs in CCMs depend on their localization and include facilitation of active transmembrane Ci uptake by its supplying at the outer surface (Role 1) and removal at the inner surface (Role 2), as well as the acceleration of CO2 production from HCO3- near Rubisco (Role 3) in a special CO2-tight compartment, carboxysome in cyanobacteria or pyrenoid in microalgae. The compartmentalization of CAs is also critical because, if activated in the HCO3- –concentrating compartment, they can easily eliminate the Ci gradient created by CCMs. |
| publisher |
M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://algologia.co.ua/journal/article/view/31.4.337 |
| work_keys_str_mv |
AT polishchukov therolesofcarbonicanhydrasesinsarbonconcentratingmechanismsofaquaticphotoautotrophs AT polishchukov rolʹkarboangídrazumehanízmahkoncentruvannâkarbonuvodnihfotoavtotrofív AT polishchukov rolesofcarbonicanhydrasesinsarbonconcentratingmechanismsofaquaticphotoautotrophs |
| first_indexed |
2025-07-17T12:32:02Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:32:02Z |
| _version_ |
1850410630756958208 |