Фотоиндуцированная генерация электрических потенциалов в мембранах растительной клетки

• Автор: Пикуленко, Марина Маиловна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фотоиндуцированные изменения разности электрических потенциалов на тилакоидной мембране
1.2. Индукция флуоресценции хлорофилла зеленых растений в связи с электрогенезом на мембранах хлоропластов.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .

2.1. Объект и среда

2.2. Микроэлектродные измерения мембранного потенциала.

2.3. Измерение флуоресценции хлорофилла

2.4. Порядок проведения опытов.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1. Электрогенные процессы в хлоропластах, обусловленные фотоактивацией переноса электронов в области ФС1.
3.1.1. Фотоэлектрические ответы хлоропластов.
3.1.2. Влияние предварительного освещения на фотогенерацию Дер .
3.1.3. Флуоресценция одиночного хлоропласта
3.1.4. Одновременные измерения Дф и флуоресценции хлорофилла влияние темновой адаптации на кинетику изменений.
3.1.5. Сравнение индукционных кривых Дф и флуоресценции при модификациях фотосинтетической мембраны
3.1.6. Воздействие ингибиторов.
3.2. Влияние мембранного потенциала на флуоресценцию хлорофилла
3.2.1. Изменение флуоресценции при пропускании тока через хлоропласт.
3.2.2. Влияние сдвигов мембранного потенциала на флуоресценцию изолированного хлоропласта.
3.2.3. Зависимость электроиндуцированных изменений флуоресценции от редокссостояния первичного хинонного акцептора а
3.2.4. Сравнение индукционных кривых мембранного потенциала и флуоресценции хлорофилла в хлоропластах с разной электрогенной активностью
3.2.5. Влияние фотоиндуцированного мембранного потенциала на флуоресценцию хлоропласта
3.3. Запускаемые светом изменения мембранного потенциала клеток и их связь с энергозависимым тушением флуоресценции.
3.3.1. Триггерные электрические ответы клеток
3.3.2. Одновременные измерения разности электрических потенциалов и выхода флуоресценции под действием света.
3.3.3. Запускаемые светом потенциалы действия и изменения квантовой эффективности ФС2 в клетках Аыкосегоз
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ .
4.1. Изменение мембранного потенциала и флуоресценции хлорофилла, опосредованные активацией транспорта электронов в области ФС1
4.2. Прямое влияние мембранного потенциала на выход флуоресценции хлорофилла в ФС 2.
4.3. Модель потенциалозависимых изменений флуоресценции хлорофилла ФС 2.
4.4. Фотоиндуцированные изменения электрического потенциала на клеточной мембране и изменения флуоресценции хлорофилла.
4.5. Запускаемая светом генерация ПД и нефотохимическое тушение флуоресценции ФС2.
Вы воды .
Литература


МГУСУНИ Человечество и окружающая среда Москва, , ой Межд. Математика. Компьютер. Образование Пущино, , семинарах кафедры биофизики биологического факультета и Экоцентра МГУ им. М. В. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ, из них 5 в реферируемых научных российских журналах, 2 в зарубежных журналах, 5 в сборниках научных трудов, 2 в книгах, 1 в тезисах биофизического съезда, 4 в тезисах конференций. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, содержащих описание методов исследования, результаты, обсуждение, выводы и список литературы. Материалы изложены на 8 страницах текста и включают 2 фотографии и рисунка. Список литературы включает 5 работ из них 5 на иностранных языках. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Фотоиндуцированные изменения разности электрических потенциалов на тилакоидной мембране. Предположение о фотогенерации разности электрических потенциалов на тилакоидных мембранах хлоропласта было впервые высказано Митчеллом 9 и стало одним из важных положений хемиосмотической гипотезы энергетического сопряжения. Предполагалось, что генерация потенциала связана с анизотропным расположением компонентов электронотранспортной цепи ЭТЦ и наличием участков, где электрон пересекает центральную гидрофобную область мембраны. При такой организации окислительновосстановительных реакций в мембранной системе протоны могут связываться со стороны стромы хлоропласта и высвобождаться внутри тилакоидов. Предложенная Митчеллом схема векторного переноса электронов и протонов сначала опиралась на данные о повышении в суспензии хлоропластов при действии света 2. Экспериментальное исследование электрических процессов в мембранах хлоропласта началось позже после появления соответствующих методов, таких как анализ электрохромных изменений абсорбции , микроэлектродная регистрация потенциала , метод светового градиента , потенциалчувствительные абсорбционные зонды 8, встраивание фрагментов фотосинтетического аппарата в липидные мембраны 0. Благодаря этим исследованиям, в настоящее время накоплено немало данных об электрогенных процессах, связанных с фотосинтезом. Пониманию структурнофункциональной организации фотосинтетического аппарата хлоропластов способствовало выяснение деталей строения пигментбелковых комплексов светособирающей антенны и реакционных центров, а также установление латеральной гетерогенности в распределении этих комплексов в тилакоидной мембране 3 4 1 2. Здесь же, в ламеллах стромы, сосредоточены цитохромные комплексы и НАТРаза. Латеральная гетерогенность распределения комплексов ФС1 и ФС2, вероятно, сказывается и на процессах фотогенерации мембранного потенциала Рис. В настоящее время известно, что фотогенерация разности электрических потенциалов Дф на энергопреобразующих мембранах хлоропласта обусловлена совместным функционированием ФС2, ФС1 и цитохромного комплекса 4 6. Непосредственной причиной возникновения Дф служит перенос заряда в направлении, перпендикулярном плоскости мембраны. Фотохимические процессы в ФС 1 и ФС2 включают первичное разделение зарядов в реакционных центрах между Р0 и феофитином в ФС2 и между Р0 и хлорофилловым акцептором А0 в ФС1 и дальнейшие стадии стабилизации разделенных зарядов, при которых происходит перенос электрона на последующие переносчики хинонный акцептор в ФС2 железосерные белки x, , в ФС1. В цитохромном i комплексе осуществляется вторичный перенос электрона темновые реакции цикла. Источником генерации потенциала Дф может также служить обратимая ЬГАТРаза, способная транспортировать протоны за счет гидролиза АТР и синтезировать АТР за счет энергии электрохимического градиента протонов. Наиболее распространенный метод изучения фотоэлектрических процессов на тилакоидной мембране основан на регистрации изменений абсорбции фотосинтетических пигментов, встроенных в мембрану и служащих своеобразным молекулярным вольтметром. Фагоиндуцированные изменения оптического поглощения изолированных хлоропластов в области нм ДА5 наиболее подробно изучены в работах Юнге, Витта и сотрудников 1 .