Влияние серного голодания на первичном процессы фотосинтеза и фотоиндуцированное образование водорода у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii

• Автор: Волгушева, Алена Александровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Структурнофункциональная организация

фотосинтети чес кого ппарата

1.2. Применение флуоресцентных мегодов для изучения фотосинтетических реакций у растительных организмов

1.3. Фогоиндуцированное выделение водорода микроводорослями

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Объект исследования

2.2. Условия культивирования микроводорослей.

2.3. Отмывание культуры от серы
2.4. РАМфлуорометрия
2.5. РЕАфлуорометрия.
2.6. Лазерная пиконапосекундная флуорометрия.
2.7. Спектральный анализ
2.8. Регистрация окислительновосстановительных изменений
пигмента РЦ ФС1 Р0.
2.9. Определение содержания хлорофилла и клеток
в суспензии микроводорослей.
2 Определение каротиноидов
2 Определение белка.
2 Определение крахмала
2 Измерение скорости выделения кислорода и дыхания
2 Газовая хроматография.
2 Цитологический анализ.
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение
3.1. Влияние серного голодания на первичные процессы у С. геткагШи фотосинтеза в аэробных условиях
3.1.1. Характеристика культуры.
3.1.2. Исследование состояния фотосинтстического аппарата
с использованием модулированной флуоромстрии РАМ.
3.1.3. Нсфотохимическое тушение флуоресценции
3.1.4. Обратимые переходы светособирающих комплексов
между ФС2 и ФС1
3.1.5. Индукционные кривые флуоресценции
при высокой освещенности.
3.1.6. Пиконаносекундная флуорометрия процессов преобразования энергии света в ФС2 в голодающей
по сере культуре С. геткаЫШ.
3.2. Влияние отсутствия серы в среде на первичные процессы фотосинтеза и фотоиндуцированпос выделение Н2 культурой С. геткагЖИ
в замкнутом биореакторе.
3.2.1. Исследование флуоресценции ХЛ а у голодающей по сере культуры С. геткагскН в замкнутом биореакторе в пиконаносекундном временном диапазоне.
3.3. Влияние активности ФС2 на выделение водорода на примере
мутантов С. геткагЖп с нарушениями в Э 1белке.
3.4. Влияние добавления серы на параметры флуоресценции и выделение Н2 голодающей культурой С. геткагЖП
в замкнутом биореакторе.
Заключение и выводы
Список литературы


схема первичных стадий фотосинтеза высших растений. Она была постулирована в гг несколькими группами исследователей i, , . Смысл ее заключается в том, что перенос электрона против градиента электрохимического потенциала от начального донора воды потенциал окисления 0 мВ до акцептора НАДФ потенциал восстановления мВ осуществляется последовательно двумя фотосистемами ФС2 и ФС1. Каждая фотосистема содержит собственный реакционный центр РЩ включающий фотохимически активный XI а, первичный донор и первичный акцептор электрона см. Шувалов, Климов, . У высших растений и зеленых водорослей обе фотосистемы ФС1 и ФС2, локализованны в мембране так, что донорная сторона ФС находится у внутренней поверхности мембраны, а акцепторная у наружной. РЦ двух фотосистем. ФС2 принимает электроны от водоразлагающего комплекса и после поглощения квантов света передает их в пул пластохинонов, который восстанавливает ФС1 через систему переносчиков. ФС восстанавливает ферредоксин Фд и НАДФ, который в результате становится способным присоединить ионы водорода и восстанавливается до НАДФН. Окисление воды сопровождается выделением молекулярного кислорода. Освобождающаяся при переносе электронов энергия используется для транслокации протонов через мембрану, возникающая в результате разность электрохимических потенциалов запускает синтез АТФ в реакциях фотофосфорилирования. С точки зрения термодинамики схема не утратила своего значения, однако ее пришлось адаптировать к результатам более поздних исследований см. Рубин, Крендслева, . Цит. i. Рис. i, ii, , с изменениями. Показаны зри макромолекулярных мембранных комплекса ФС2, ФС1, цитохромный Ь6Гкомплекс, а также подвижные переносчики пластохинон , пластоцианин Пц и ферредоксин Фд. Разделение зарядов в РЦ ФС2 и ФС1 индуцирует транспорт электронов от воды до НАДФ показано стрелками. ФС2 Цит. Ь6Н цитохром Ь6 высокопотенциальный Цит. Ь6Ь цитохром Ь низкопотенциальный белок Риске Ао первичный акцептор электронов в ФС1 вторичные акцепторы витамин К А1 и железосодержащие белки x, . Главная особенность ППФ состоит в том, что начальные этапы переноса электрона и восстановление первичного акцептора происходят в РЦ очень быстро, за несколько пикосекунд с. Это обстоятельство обусловливает почти 0 эффективность начального разделения зарядов в фотосинтезе, поскольку оно происходит намного быстрее, чем инактивация возбужденных состояний. Все последующие процессы электронного транспорта, приводящие в конечном итоге к появлению конечных продуктов световой стадии НАДФН и АТФ, происходят намного медленнее 1 3 с, что сопоставимо со временами обычных ферментативных процессов. Такое значительное увеличение времени реакции от пикосекунд в РЦ до миллисекунд в ферментативных процессах позволяет обеспечить взаимодействие быстрых начальных стадий фотосинтеза с более медленными биохимическими реакциями, сохраняя при этом высокую эффективность и направленность процесса. Локализация нескольких последовательных переносчиков в пределах одного макромолекулярного комплекса па расстоянии 5 А облегчает туннелирование электрона, которое является основным механизмом переноса электронов в ЭТЦ фотосинтеза см. Рубин, . ППФ осуществляются за счет функционирования всего пяти типов основных белковых и гшгментбелковых комплексов ПБК встроенных в мембрану тилакоида ФС2, ФС1, ССК, цитохромный комплекс и АТФсинтаза комплекс. Взаимодействие между ними осуществляется с помощью подвижных переносчиков пластохинона, пластоцианииа и ферредоксина. Реальная ситуация еще сложнее, потому что 5 комплексов, составляющих единую систему трансформации энергии неравномерно локализованы в мембране. Так, ФС2 локализована главным образом в зоне стекинга граи, ФС1 и АТФсинтетазный комплекс находятся в ламеллах стромы и краевых областях гран, а цит. , , , , . ФС2 представляет собой сложный пигменгбелковый комплекс рис.