Изучение взаимодействия витамина K1 и его производных с аминокислотами хинон-связывающего сайта фотосистемы I

• Автор: Леонова, Наталья Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Рис. Простая модель антенны и РЦ. Фотосистема II использует световую энергию для проведения двух химических реакций окисления воды и восстановления пластохиноиа. Комплекс ФСИ состоит из более чем полипептидов и, по крайней мере, 9 различных редокскомпонентов хлорофилл, феофитин, гистидин, осуществляющих перенос электронов. Однако только 5 редокскомпонентов участвуют в переносе электрона от воды к пластохиноновому пулу марганцевому кластеру Мп4, тирозину, хлорофиллу Рбво, феофитину и пластохиноновым молекулам Од и в. Из них только Туг, Ро, феофитин, Од и Ов связаны с двумя ключевыми полипептидами О и Ог, которые образуют гетеродимерный РЦ ФСИ и являются лигандами для Мп4кластера рис. З Структура ФС исследовалась методами рентгеноструктурного анализа 3,4. Фотохимические Процессы В ФСН инициируется разделением зарядов между Рб И феофитином с образованием Рб8оРЬео за несколько пикосекунд рис. Перенос электронов от феофитина к молекуле пластохинона, связаной с ФСН, происходит за 0 пс. Несмотря на то, что пластохинон является двухэлектронным акцептором, в дсайте он работает как одноэлектронный акцептор. Далее электрон с Ра переносится к другой молекуле пластохинона, тесно связаной с Овсайтом. Для полного восстановления пластохинона необходимо два дополнительных электрона и два протона. Восстановленный пластохинон рис. РЦ и диффундирует в гидрофобный центр мембраны. Затем окисленная молекула пластохинона возвращается в всайт, и процесс повторяется. В связи с тем, что всайт локализован около внешней водной фазы, протоны, необходимые для восстановления пластохинона, поступают снаружи мембраны 1. Ет, О 1. Рис. Первичное разделение зарядов в ФСН ФСН является единственным белковым комплексом, который может окислять воду с образованием молекулярного кислорода. Несмотря на годы исследований, о процессах, приводящих к окислению воды, известно очень мало. Энергетически вода является плохим донором электронов. Средний потенциал окисления восстановления воды 0, В, 7. В ФСН эта реакция управляется окисленным Рб средний потенциал Рбво Рбяо 1,2 В и 7. До сих пор остается открытым вопрос о том, каким образом электроны от воды переносятся К Рб8Л Известно, ЧТО Рб окисляет Туг на Э 1белке и что Мп играет ключевую роль в окислении воды 5,6. В результате каждой фотохимической реакции образуется оксидант, выбивающий один электрон. Серия реакций приводит к высвобождению одной молекулы кислорода, внесению четырех протонов во внутреннюю водную фазу и переносу четырех электронов к Овсайту образуя две восстановленные молекулы пластохинона . ТГ СН2 СНССН н
Рис. Восстановленная форма пластохинона. Реакционные центры ФС содержат ряд редокскомпонентов, функции которых не изучены. Примерами таких компонентов являются цитохром Ь9 и гембелок, присутствующий во всех РЦ ФС . При отсутствии цитохрома в мембране стабильный РЦ ФС не образуется. Хотя структура и функции цитохрома Ь9 пока не установлены, известно, что этот белок не участвует в переносе электронов от воды к пластохинону. Открытым остается также вопрос, почему ФС содержит редокскомпоненты, неработающие в ферментативных реакциях. Существование таких компонентов, повидимому, вызвано необходимостью предохранения РЦ от повреждений, поскольку он действует на высоком энергетическом уровне. Один РЦ при интенсивном освещении накапливает энергию до 0 эВс эквивалентную 0 кВт на 1 моль ФС II, что может привести к нарушению структуры РЦ. ФС имеет и другую характерную особенность. Известно значительное количество растений и водорослей, в которых реакционные центры ФС II не участвуют в фотохимическом транспорте электронов. Этот факт также пока не получил научного объяснения. ФС представляет собой гстсродимсрную белковую структуру, катализирующую окисление пластоцианина небольшого растворимого Сибелка и восстановление ферредоксина ООДбелка рис. По структуре тример ФС напоминает лист клевера, ориентированный перпендикулярно плоскости мембраны. Белки ФС выступают в качестве лигандов для большинства переносчиков электронов .