Фотоэлектрические и спектральные свойства искусственных хлорофилл-липидных мембран

• Автор: Кадошников, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 162 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

I. Молекулярная организация биологических мембран . .

2. Искусственные мембраны и липосомы .

3. Спектральные свойства хлорофилла в мембранах

хлоропластов и их моделях

4. Фотоэлектрические свойства хлорофилла в нативных

и искусственных мембранах .

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА I. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

I. Объекты исследования
2. Способы приготовления мембран.
3. Приготовление липосом.
4. Спектральные исследования.
5. Фотоэлектрохимические исследования
6. ЭПРизмерения.
7. Электронномикроскопические исследования .
8. Способ регистрации выделения кислорода
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЛИ0С0М МЕТОДОМ
ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ
I. Характеристика липосом, приготовленных из лецитина
2. Структура пигментсодержащих липосом.
3. Обсуждение результатов
Выводы . .
ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ИСКУССТВЕННЫХ ПИМЕНТ
ЛШВДНЫХ МЕМБРАН И ЛИПОСОМ
I. Спектры поглощения и люминесценции мономерной и
стр.
кристаллической форм хлорофилла
2. Спектры ЭПР мономерной и кристаллической форм
хлорофилла.
3. Обсуждение результатов.
ГЛАВА 4. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИСКУССТВЕННЫХ
ПИШЕНТЛИЩЦНЫХ МЕМБРАН
I. Симметричные условия.
2. Асимметричные условия
3. Спектры действия фотопотенциала .
4. Обсуждение результатов
Выводы.
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАН И ЛИПОСОМ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОЦЕССОВ ФОТОСИНТЕЗА
I. Взаимодействие хлорофилла в мембране с метил
виологеном моделирование фотосистемы I 5 2. Изучение процесса миграции энергии с iкаротина
на хлорофилл а моделирование антенны
3. Реконструкция кислородвыделявдей системы моделирование фотосистемы 2 .
Выводы .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В году Грин с соавторами постулировали, что мембраны построены из повторяющихся дискретных липопротеиновых единиц, конформация белков которых ответственна за динамику мембран рисДз. Таким образом, этими авторами впервые была внесена идея шой мембранной архитектуры идея повторяющихся единиц, а не сэндвича. Однако, все предыдущие модели не учитывали неполярного гидрофобного взаимодействия между белковыми и липидными компонентами, которому принадлежит решающая роль в формировании структуры мембран. Модели Бенсона Ленарда и Сингера , отличаются тем, что для них характерно глубокое проникновение гидрофобных областей белка в гидрофобные цепочки фосфолипидов рис. При таком проникновении белков в липиды предполагается, что углеводородные цепочки жирных кислот липидов могут быть специфически комплементарны аминокислотным последовательностям белков. В конце х, начале х годов Чанпоксом с соавторами , Захлером и Вандеркоем с соавторами была предложена мозаичная модель, которая явилась компромиссом между моделью сэндвича и моделью повторяющихся единиц. Согласно этой модели рис. Каждый цротомер включает одну или несколько пептидных цепочек, связанных с липидами. Протомеры упорядочены в двухмерные пространственные структуры некоторое подобие кристаллической решетки. Мозаичная модель имеет то преимущество, что она учитывает разнообразие белковолипидных взаимодействий и модификацию двойного липидного слоя. Сингер, Николсон предложили жидкую мозаичную модель мембраны, в которой нет места экивалентным липопротеиновым цротомерам. В их модели мембранный белок это набор различных гетерогенных глобулярных молекул, которые частично или полностью внедрены в вязкий прерывистый двойной липидный матрикс рис. Предполагается, что глобулярные белки, как и липиды, имеют структурную асимметрию, т. Такая упаковка интегральных белков или липопротенинов позволяет разместить большую часть их глобул внутри мембраны. Пасть фосфолипидов в мозаичной мембране организована в виде непрерывного бислоя, полярные головки которого обращены в воду. Другая часть связана с интегральными белками более тесно. Липиды находятся в жидкостном, а не кристаллическом состоянии. Данная модель в настоящее время наиболее полно отражает структурные и функциональные свойства биологических мембран, лучше согласуется с термодинамическими ограничениями. Частным случаем биологических мембран являются фотосинтетические мембраны, отличительной особенностью которых является то, что в их состав помимо белков и липидов входят пигменты. Прежде чем перейти к рассмотрению структурной организации фотосинтетических мембран, кратко остановимся на химическом строении и свойствах молекулы хлорофилла, поскольку они определяют ее взаимодействие с непосредственным микроокружением белками и липидами. Наибольшее значение в фотосинтезе играют хлорофиллы, главным образом, хлорофилл а рис. В молекуле хлорофилла имеется четыре пиррольных кольца, соединенных друг с другом в положении с помощью четырех групп СН. В результате образуется большое порфириновое кольцо с сопряженными ПО 1фугу двойными связями. В такой системе электроны могут циркулировать, т. В центре порфиринового кольца имеется атом Мв, наличие которого делает молекулу хлорофилла способной к образованию координационных связей с молекулами лигандов. Мвпорририн является достаточно сильным электрофилом, поэтому хлорофилл всегда образует комплексы либо с одной или двумя молекулами растворителя, либо с кетогруппами других хлорофилловых молекул . Способность молекул хлорофилла взаимодействовать друг с другом является одним из его важнейших свойств. Существуют два типа агрегации. В безводных растворителях агрегация происходит при взаимодействии иона ь одной молекулы хлорофилла с С0 группой У кольца второй молекулы. Агрегация этого типа исследована Катцем методами ЯМР и ИКспектроскопии . В водных растворителях связь между молекулами хлорофилла осуществляется либо одной, либо двумя молекулами воды. Ч НзССа Рис. Структурная формула хлорофилла а.