Исследование карбоангидразной активности фотосистемы 2 гороха

• Автор: Шитов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Строение фотосистемы
1.1.1. Реакционный центр
1.1.2. «Ядерный» комплекс
1.1.3. Светособирающий комплекс
1.1.4. Водоокисляющий комплекс
Структурно функциональная организация водоокисляющего комплекса
Предполагаемые функции внешних белков водоокисляющего комплекса
1.2. Роль бикарбоната в функционировании фотосистемы 2 высших растений
1.2.1. Бикарбонатами эффект на препаратах фотосистемы
1.2.2. Стимулирующий эффект бикарбоната во время реконструкции водоокисляющего комплекса
1.2.3. Стабилизирующий эффект бикарбоната во время фото- и термоинактивации фотосистемы
1.3. Карбоангидразная активность фотосистемы
1.3.1. Карбоангидразная активность фотосистемы 2 высших растений и
её свойства
1.3.2. Карбоангидраза СаЬЗ одноклеточной водоросли
СЫатус1отопал гетИагЛИ
1.3.3. Возможная взаимосвязь карбоангидразной активности и кислородвыделяющей активности в фотосистеме 2 высших растений
1.3.4. Носители карбоангидразной активности в фотосистеме
высших растений
Карбоангидразная активность «ядерного» комплекса
Отмывки со.пями и «внешняя» карбоангидразная активность
«Внутренняя» карбоангидразная активность фотосистемы
Предполагаемая карбоангидразная активность белка РлЬО
1.3.5. Возможные функции карбоангидразы (карбоангидраз) в фотосистеме
1.4. Карбоангидразы, их классификация, механизм функционирования, ингибирование
1.4.1. Многообразие и классификация карбоангидраз
1.4.2. Механизм катализа карбоангидраз

1.4.3. Краткие характеристики карбоангидраз разных классов
1.4.3.1. а-карбоангидразы
1.4.3.2. Р-карбоангидразы
Р-карбоангидразы первого типа
Р-карбоангидразы второго типа
1.4.3.3. у-карбоангидразы
1.4.3.4. ё-карбоангидразы
1.4.3.5. е-карбоангидразы
1.4.3.6. С-карбоангидразы
1.4.4. Основные физиологические роли карбоангидраз
1.4.5. Замена металлов в активном центре карбоангидраз
1.4.6. Ингибиторы карбоангидраз, их классификация и механизм действия
1.4.7. Влияние сульфаниламидных ингибиторов на карбоангидразы
разных классов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследования
2.2. Получение фракции растворимых белков цитоплазмы из листьев гороха
2.3. Выделение фрагментов тилакоидных мембран, обогащённых фотосистемой
2.4. Выделение фрагментов тилакоидных мембран, обогащённых фотосистемой
2.5. Выделение комплекса светособирающих белков фотосистемы
2.6. Получение безмарганцевых препаратов фотосистемы
2.7. Выделение реакционных центров фотосистемы
2.8. Получение и очистка белков РэЬО, РэЬР и РбЬСЗ
2.9. Приготовление растворов сульфаниламидных ингибиторов
2.10. Измерение концентрации белка
2.11. Измерение карбоангидразной активности
2.12. Измерение реакции Хилла
2.13. Удаление бикарбоната из препаратов
2.14. Измерение концентрации хлорофилла
2.15. Измерение скорости фотосинтетического выделения кислорода
2.16. Измерение фотоиндуцированных изменений выхода
флуоресценции хлорофилла
2.17. Электрофорез
2.18. Измерение концентрации ионов металлов (Мп, Zn)

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Значимость карбоангидразной активности для фотосистемы
3.1.1. Выбор метода измерения карбоангидразной активности
3.1.2. Карбоангидразная активность фотосистемы
3.1.3. Ингибирование сульфаниламидными ингибиторами карбоангидразной активности фотосистемы
3.1.4. Влияние сульфаниламидных ингибиторов на фотосинтетическую
активность фотосистемы
3.1.4.1. Измерение реакции Хилла в присутствии сульфаниламидов
3.1.4.2. Измерение скорости выделения кислорода
в присутствии сульфаншамидов
3.1.4.3. Измерение фотоиндуцированных АФ в присутствии ацетазоламида и искусственных доноров электрона
3.1.5. Выяснение значения карбоангидразной активности для функционирования фотосистемы
3.2. Поиск ингибиторов карбоангидраз, подавляющих карбоангидразную
и фотосинтетическую активности фотосистемы
3.3. Карбоангидразная активность фотосистемы 2 и ее отдельных компонентов
3.3.1. Источники карбоангидразной активности в фотосистеме
и их характеристика
3.3.2. Влияние ингибиторов карбоангидраз на карбоангидразную активность различных препаратов, выделенных из фотосистемы
3.3.3. Влияние ионов двухвалентных металлов на карбоангидразоподобную активность внешних белков РяЬР и РяЬС}
3.3.4. Карбоангидразная активность белка РэЬО
3.3.4.1. Влшние ионов марганца на карбоангидразную активность белка РвЬО
3.3.4.2. Влияние ингибиторов карбоангидраз и дитиотрейтола на карбоангидразную активность белка РябО
3.3.5. Содержание Мп и2пв полученных из фотосистемы 2 препаратах
3.4. Заключение: важная роль карбоангидразной активности для функционирования донорной стороны фотосистемы 2 высших растений
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ

поддержание постоянства pH; секреция электролитов в различных тканях и органах; обеспечение СОг/бикарбопатом ферментативных реакций, таких как фиксация СОг (у растений и водорослей). У водных фотосинтезирующих организмов дополнительной их ролью является участие в СОг-концентрирующем механизме, который помогает преодолеть лимитирование по СО2, возникающее из-за его низкого содержания в окружающей среде [Куприянова и Пронина, 2011; Supuran, 2004].
О значимости карбоангидраз свидетельствует не только их присутствие в клетках всех живых организмов (от прокариот до высших растений, животных и человека), но и большое количество изоформ карбоангидраз, представленных в одном организме. В организме человека представлено 15 изоформ КА или КА-подобных белков [Supuran, 2004], и все они относятся к классу а-КА. Существует большое число организмов, у которых есть гены сразу нескольких классов КА (и число генов каждого класса различается у разных видов) [Moroney et al., 2011]. Например, в настоящий момент известно, что в геноме Arabidopsis thaliana представлены 19 генов КА (у риса и тополя -сходное число генов), среди которых 8 а-КА, б ß-KA и 5 у-КА. У одноклеточной водоросли Chi. reinhardtii - чуть меньшее число генов КА: 3 а-КА, 6 ß-KA и 3 у-КА. А у намного меньшей по размеру зелёной водоросли Ostreococcus lucimarinus, есть всего 2 гена КА: один ген ß-KA и один ген с незначительным сходством в последовательности с 5-КА диатомовых. Хотя эта водоросль имеет значительно меньший геном, тем не менее, интригует очень маленькое количество генов КА у этого организма. Этот феномен может быть связан с тем, что Ost. lucimarinus является морским организмом и обитает в условиях достаточного количества НСОз', в то время как Chi. reinhardtii является почвенным организмом, адаптированным к условиям свежей воды и изменяющимся концентрациям неорганических источников углерода. Низкое, по сравнению с Chi. reinhardtii, количество изоформ КА у Ost. lucimarinus может быть результатом небольшого размера этой водоросли (1 мкм в диаметре), при котором дистанции для диффузии неорганических источников углерода короче, чем у большей по размеру Chi. reinhardtii (10 мкм). Только у одного организма, обитающего в свежей воде, (зелёной водоросли Chlorella) секвенирован геном, и в нем присутствует такое же количество генов КА как у Chi. reinhardtii [Moroney et al., 2011]. Тем не менее, вопрос о том: «Для чего в одном организме должно быть представлено такое большое количество изоформ?» - до сих пор остаётся загадкой [Supuran, 2004].