Электрогенные реакции в пигмент-белковом комплексе фотосистемы 2

• Автор: Тюняткина, Анна Анатольевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Струтурные и функциональные особенности ФС 2

1.1.1. Молекулярная архитектура тилакоидной мембраны.

1.1.2. Рентгснострукгурный анализ кристаллов ФС 2

1.1.3. Первичные реакции разделения зарядов

1.2. Акцепторный участок ФС 2

1.2.1. Структурные, кинетические и термодинамические особенности хинонов

1.2.2. Перенос электрона на акцепторной стороне ФС 2.

1.2.3. Захват протона на акцепторной стороне ФС 2
1.2.4. Негемовое железо и роль гидрокарбоната в переносе электрона и протона на
акцепторной стороне ФС 2
1.3. Донорный участок ФС 2
1.3.1. Кинетика и механизм образования Угк в присутствии Рбо
1.3.2. Цикл окисления воды.
1.4. Фотоиндуцированные изменения разности электрических потенциалов
на тилакоидной мембране.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Препаративные методы
2.1.1. Используемые реактивы.
2.1.2. Выделение мембранных фрагментов, обогащенных ФС 2 ВВУчастиц
2.1.3. Выделение сердцевинных комплексов ФС 2
2.1.4. Приготовление протеолипосом, содержащих СК ФС 2.
2.2. А политические методы.
2.2.1. Измерение спектров оптического поглощения.
2.2.2. Электрофорез
2.2.3. Переменная флуоресценция.
2.2.4. Полярографический метод измерения кислорода
2.2.5. Прямой электрометрический метод регистрации ДР
2.2.6. Кинетический анализ сигналов.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Особенности препаратов СК ФС 2 из шпината
3.2. Стабилизация Мпкластера комплекса окисления воды ФС 2.
3.3. Разделение зарядов в ФС 2
3.4. Электрогенное восстановление вторичного хинонного акцептора в
3.5. Связанный с протоном перенос электрона между первичным хинонным
акцептором 0 и окисленным негемовым железом е3
3.6. Влияние редоксмедиаторов на светоиндуцированную генерацию
мембранного потенциала в препаратах СК ФС 2, лишенных марганцевого кластера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Р6о и хинонным акцептором 2Л с последующим восстановлением Рб8о от редоксактивного аминокислотного остатка тирозина1 У2 Э1субъединицы, двухэлектронное восстановление вторичного хинона в 2 СЬ 4 е 4 Н 2 СЬН2 и четырехэлектронное окисление молекулы воды 2 Н 4е 4 Н. Одной из наиболее актуальных проблем в изучении функционирования этого ферментного комплекса является выяснение физикохимического механизма сопряжения переноса электронов и протонов в железохинонном акцепторном комплексе. Другой актуальной проблемой, имеющей большое значение для выяснения механизма фотолиза воды, является изучение реакции переноса электрона на донорной стороне ФС 2. Исследования с помощью прямого электрометрического метода, проводимые на иротеолипосомах, содержащих комплексы ФС 2, позволяют выявить кинетики и относительный вклад отдельных электрогенных реакций в суммарный электрогенез в ответ на единичные вспышки света. А сами протеолипосомы могут служить хорошей моделью для изучения механизмов внутрибелкового переноса заряда. Целью настоящей работы явилось выяснение молекулярных механизмов образования трансмембранной разности электрических потенциалов АР, генерируемой комплексом ФС 2 в модельной системе, с помощью прямого электрометрического метода. ДХФИФ и метиленовый синий МС в препаратах СК ФС 2 Мп. Научная новизна работы. Показано, что протеолипосомы, содержащие препараты СК ФС 2, в которых КВК расположен вблизи наружной поверхности протеолипосомальной мембраны, являются удобной моделью для исследования механизма образования АР с помощью электрометрии. В условиях реконструкции функции в на акцепторном участке ФС 2 в ответ на вторую вспышку света было продемонстрировано наличие дополнительной электрогенной фазы, обусловленной иротонированием дважды восстановленной формы 2В. Установлено, что электрогенная реакция восстановления окисленного негемового железа, Рег3, наблюдаемая в ответ на первую вспышку света, обусловлена переносом протона из внешней водной фазы к неидентифицированному аминокислотному остатку X вблизи Реиг. Впервые на протеолипосомах, содержащих СК ФС 2, лишенные марганцевого кластера, было продемонстрировано наличие электрогенной стадии, обусловленной векторным переносом электрона от редоксмедиаторов ТМФД и ДХФИФ к редоксактивному тирозину Угк. Эти данные свидетельствуют об электроизолированной локализации У7 внутри белкового гетеродимера ВЮ2. Научнопрактическая значимость работы. Кроме того, эти результаты могут найти применение при изучении светозависимого синтеза АТФ в системе бесклеточного синтеза белка и при тестировании эффективности гербицидов. ГЛАВА 1. Живая природа настолько рационально решает проблемы эффективного улавливания солнечной энергии, ее преобразования и запасания в удобной для биологического потребления форме, что до сих пор не удается воспроизвести основные этапы фотосинтеза в искусственных системах. Местом локализации световых реакций фотосинтеза реакции окисления воды, восстановления НАДФ и образования АТФ являются тилакоидные мембраны хлоропластов высших растений, водорослей и цианобактерий. Тилакоидные мембраны высших растений состоят из цилиндирических, стыкованных мембран стопки, получивших название гран. Примыкающие друг к другу граны соединяются благодаря несостыкованным мембранам, получивших название ламеллы стромы. Жидкий отсек, который окружает тилакоиды, называется стромой, а пространство внутри тилакоида люменом. В строме происходят темновые реакции фотосинтеза. По своему строению строма напоминает гель в ней находятся все растворимые ферменты, в том числе ферменты цикла КальвинаБенсона, а также другие химические соединения, в частности сахара и органические кислоты. Избыток углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза, запасается здесь в виде крахмала. Тилакоидные мембраны является местом локализации четырех типов ферментных комплексов, таких как фотосистема 2 ФС 2, цитохромный комплекс Ьфотосистема 1 ФС 1 и АТФаза 1,2.