Влияние структурной модификации реакционных центров пурпурной бактерии Rhodobacter sphaeroides на перенос электрона в пикосекундном временном диапазоне

• Автор: Горячева, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Реакционные центры пурпурных бактерий

. I Структура РЦ пурпурных бактерий.

1.2 Фотоиндуцированные первичные процессы фотосинтеза в РЦ пурпурных бактерий

1.3 Исследования механизмов первичных реакций фотосинтеза.

2. Исследовании влияния белковой матрицы на первичные реакции бактериального фотосинтеза
2.1 Влияние изотопного замещения НА на 00 и добавления органических растворителей на процесс стабилизации первичной ионрадикаяьной пары
2.2 Влияние модификации водородных связей в РЦ на миграцию энергии и первичное разделение зарядов

2.3 Рекомбинация зарядов РГРР

3. Методика проведения эксперимента

3.1 Метод пикосекундной абсорбционной спектроскопии
3.2 Абсорбционный пикосекундный спектрометр
3.3 Образцы и методика их приготовления
4. Исследование температурных зависимостей констант скоростей
первичных процессов фотосинтеза
5. Анализ влияния воздействий, модифицирующих водородные связи в РЦ дейтерирование, добавление крнопротекторов, на окислительновосстановительные свойства первичного донора электрона.
6. Исследования влияния раишчнмх модифицирующих воздействий на первичные процессы фогосиитсга в образцах РЦ, лишенных Нсубъслнницм ЬМкомнлексах.
Заключение
Выводы
Список литературы


Наиболее широкое применение в изучении реакций разделения зарядов и переноса электрона в РЦ фотосинтезирующих организмов нашел метод пикосскундной абсорбционной спектроскопии, в котором возбуждение и зондирование наведенных изменений поглощения осуществляется пихосскунднымн импульсами света необходимого спектрального диапазона, генерируемыми лазерными источниками света. Очевидно, применение техники с фемтосекундным временным раз решением позволит раскрыть природу самых быстрых релаксационных процессов, предшествующих ключевой реакции фотосшиеза разделению зарядов и появлению первичной нонрадикальной пары. Многочисленные исследования первичных процессов фотосинтеза, выполненные с фемтосекундным и пнкосскундным временным разрешением, свидетельствуют, что кинетики миграции энергии и разделения зарядов многокомпонентны. При лом наиболее быстрый компонент в кинетике переходных процессов авторы ОТНОСЯТ, В частности, либо к колебательной и электронной релаксациям, либо к белковым перестройкам, связанным с реорганизацией небольших полярных групп 14. Все эти процессы могут протекать за сотни фемтосекунд. Теоретический анализ роли молекул воды, находящихся в структуре РЦ, в первичных процессах фотосинтеза был выполнен в работах 5,6. В них в последовательность процессов, осуществляемых бактериальными РЦ, вводится стадия поляризации ближайших к фотоакгивному пигменту РЦ молекул воды. Она предшествует процессам переноса электрона между фотоактнвными пигментами и сопровождается потерей части электронной энергии порядка 0. В. Ого, по мнению авторов 5,6 объясняет наблюдаемую в экспериментах необратимость и высокую эффективность первичных реакций фотосинтеза. Таким образом, белок РЦ и связанная с ним вода в настоящее время все чаще рассматриваются н качестве вероятных активных участников процессов преобразования энергии в РЦ. Экспериментальные исследования процессов релаксации в РЦ пурпурной бактерии ЯЬ. ИасттиЛ с пнкосскундным временным разрешением были начаты в работах 7. Авторы выполнили исследования начальных стадий фотосинтеза в РЦ пурпурной бактерии ШюбоЫхДсг ярНасмибез, в которых предварительно была проведена направленная модификация их структуры. Модификация образцов достигалась изотопным замещением 1ЬО на 10 и внедрением различных крнопрогекторов. При этом степень эффекта, оказываемого данным кр но протектором, коррелировала с его способностью проникать в гидрофобные области препаратов и величиной ого протонакцепторной силы. Для объяснения полученных в работах экспериментальных результатов была предложена кинетическая схема, согласно которой переносу электрона от донора к акцептору предшествуют процессы быстрой релаксации, связанные с переориентацией лгких белковых групп и водородных связей иол действием электрического поля разделнных зарядов. Диссертационная рабога является продолжением исследований, начатых в 71. РЦ. Цель работы. Цель диссертации заключалась в исследовании взаимосвязи пкгментбелковых взаимодействий с функциональными свойствами кофакторов в РЦ пурпурной бактерии КЬос1оЬассг рЬасго Исследовать влияние воздействий, затрагивающих систему водородных связей в РЦ пурпурных бактерий изотопное замещение Н и 1гО. ДМСО, глицерин, на скорости и эффективность первичных реакций фотосинтеза. Измерить кинетики фото индуцированных реакций в контрольных и модифицированных образцах РЦ миграция энергии, разделение зарядов, перенос электрона на хинон в температурном диапазоне 0 К. Изучить влияние модифицирующих сетку водородных связей агентов на термодинамические характеристики фотоактивных пигментов, в частности, рсдокспотенциал первичного донора электрона и сопоставить полученные результаты с изменениями скоростей начальных стадий фоготрансформации энергии. Разработать модельную энергетическую схему первичных процессов фотосинтеза в РЦ пурпурной бактерии КЬ. Иасгситкэ, учитывающую структурнодинамические свойства воднобелкового окружения кофакторов в реализации высокой эффективности фотоспнтстического преобразования световой энергии.