Окислительно-восстановительное взаимодействие Mn-бикарбонатных комплексов с реакционными центрами типа II аноксигенных фотосинтезирующих бактерий

• Автор: Терентьев, Василий Валерьевич
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 112 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. ПОЯВЛЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ
1.3. МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ СВЕТА ПРИ ФОТОСИНТЕЗЕ..
1.4. РЕАКЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ ПУРПУРНЫХ И ЗЕЛЕНЫХ НИТЧАТЫХ БАКТЕРИЙ
1.5. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФОТОСИСТЕМЫ 2
1.6. ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ФУНКЦИИ БИКАРБОНАТА В ФОТОСИСТЕМЕ
1.7. СОСТАВ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПЛЕКСОВ
Мп2+ С БИКАРБОНА ТОМ
1.8. ГИПОТЕЗА О КЛЮЧЕВОЙ РОЛИ Мп2+-БИКАРБОНАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ЭВОЛЮЦИОННОМ ПЕРЕХОДЕ ОТ АНОКСИГЕННОГО К ОКСИГЕННОМУ ФОТОСИНТЕЗУ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. ВЫДЕЛЕНИЕ «КОРОВЫХ» КОМПЛЕКСОВ ИЗ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ:
Як юАояит, Як roЫginosum, Тк яШпсаиСк пипиИхЛтит
2.2. ВЫДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСОВ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ ИЗ
С/, аигапкасш и ЯЬ. $ркаего1Вев Я-
2.3. ЭЛЕКТРОФОРЕЗ «КОРОВЫХ» КОМПЛЕКСОВ БАКТЕРИЙ И СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ОКРАСКА ПОЛИАКРИЛАМИДНЫХ ГЕЛЕЙ
НА ГЕМЫ ЦИТОХРОМА
2.4. ИЗМЕРЕНИЕ СРЕДНЕТОЧЕЧНОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПАРЫ Р+/Р В «КОРОВЫХ» КОМПЛЕКСАХ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ
2.5. УДАЛЕНИЕ СО/НСОу ИЗ РАСТВОРОВ
2.6. ИЗМЕРЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ
2.7. ИЗМЕРЕНИЕ КИНЕТИКИ ФОТООКИСЛЕНИЯ Р И РЕ-ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Р+ В РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРАХ БАКТЕРИЙ
2.8. ЭПР-ИЗМЕРЕНИЕ ФОТООКИСЛЕНИЯ Мп2+ РЕАКЦИОННЫМИ ЦЕНТРАМИ ПУРПУРНОЙ БАКТЕРИИ Як Шохит
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Мп2+ В ПРИСУТСТВИИ БИКАРБОНАТА
С РЕАКЦИОННЫМИ ЦЕНТРАМИ ТИПА IIАНОКСИГЕННЫХ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ
3.1.1. Исследование окислительно-восстановительного взашюдействия Мп ' в присутствии бикарбоната с РЦ аноксигенных пурпурных Ее-окисляющих бактерий Як Мозит и Як robiginosum
3.1.2. Исследование окислительно-восстановительного взаимодействия Мп2+ в
присутствии бикарбоната с РЦ серной алкалофшьной бактерии
Тк віЬігіса
3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТООКИСЛЕНИЯ Мп2+ В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ НСО/ РЕАКЦИОННЫМИ ЦЕНТРАМИ Кк Молит С ПОМОЩЬЮ
ЭПР-СПЕКТРОСКОПИИ
3.3. ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ Ет ПАРЫ РУР И СТЕРИЧЕСКОЙДОСТУПНОСТИ Р+НА ДОНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНА ОТ Мп2" НА РЕАКЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ ТИПА1І АНОКСИГЕННЫХ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В ПРИСУТСТВИИ БИКАРБОНАТА
3.3.1. Исследование окислительно-восстановительного взашюдействия Мп2+
в присутствии бикарбоната с реакционными центрами КЬ. лркаегоіАез 11-26.
3.2.2. Влияние величины Е,„ пары Р'/Р на допирование электрона от Мп2+
на реакционный центр СЦ. аигапИасиа в присутствии бикарбоната
3.2.3. Влияние цитохромной субъединицы на допирование электрона от Мп2+
на реакционный центр Ск тіпиИввітит в присутствии бикарбоната
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
РЦ - реакционный центр
Хл - хлорофилл
БХл - бактериохлорофилл
Р - первичный донор электрона
Фео - феофитин
БФео - бактериофеофитин
С>л, (ф) - первичный и вторичный хиноновые акцепторы электрона
Чг (Туг/) -вторичный донор электрона ФС-
Кар - каротиноид
ФС-1 - фотосистема
ФС-2 - фотосистема
ЕН - светособирающий комплекс
ВОК - водоокисляющий комплекс ФС-
апо-ВОК-ФС-2 - фотосистема 2 с удаленным Мп-кластером
БК - бикарбонат
ЭТЦ - электрон-транспортная цепь
Ет - среднеточечный окислительно-восстановительный потенциал ДБ - фотоиндуцированные изменения выхода флуоресценции Хл ФС-

[HC031/M 0.01 0.1
log ([НСОз ]/М) pH
Рис. 15. Зависимость потенциала окисления Мп2* до Мп3' от логарифма концентрации БК при разных значениях pH среды (а) и зависимость потенциала окисления Мп2* до Мп3‘ при разных значениях pH в присутствии 28 мМ NaHC03 (б). Среда содержала 0,5 мМ MnS04 и 0,1 мМ UC104 [Kozlov et al., 2010].
1.8. ГИПОТЕЗА О КЛЮЧЕВОЙ РОЛИ Мп2-БИКАРБОНАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ЭВОЛЮЦИОННОМ ПЕРЕХОДЕ ОТ АНОКСИГЕННОГО К ОКСИГЕННОМУ ФОТОСИНТЕЗУ
В последнее время изучению структурно-функциональной организации ФС-2 уделяется много внимания. В особенности активно идет изучение ВОК, в котором протекают реакции фотосинтетического окисления воды с выделением молекулярного кислорода, необходимого для аэробной жизни нашей планеты. Не смотря на это, вопрос об эволюционном возникновении ВОК до сих пор остается невыясненным. Все современные СД-выделяющие организмы (растения и цианобактерии) содержат каталитическое неорганическое ядро (Мп-кластер) ВОК, но организм, «переходный» от аноксигенного к оксигенному фотосинтезу, пока так и не был обнаружен [Blankenship, 1994; Dismukes et al., 2001, 2005]. Исходя из сравнения структурных особенностей, механизмов функционирования, а также результатов секвенирования генов бактериальных РЦ и РЦ ФС-2, наиболее вероятными эволюционными предшественниками РЦ ФС-2 являются РЦ пурпурных бактерий [Blankenship, 1994].
Оксигенные фотосинтезирующие организмы используют Хл в качестве основного пигмента, в то время как все известные аноксигенные бактерии используют БХл. Бактериохлорофилл а имеет стандартный редокс-потенциал (Ео = 0,55 В), которого
достаточно для окисления ионов железа, углеродных и сульфидых субстратов, используемых аноксигенными автотрофами в качестве доноров электрона. Для окисления воды до Ог требуется фотогенерация более сильного окислителя, поскольку эта реакция имеет