Исследование кинетики образования разности потенциалов на мембранах фотосинтезирующих организмов

• Автор: Карагулян, Акоп Карленович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Обзор литературы .

1.1.Бактериальный фотосинтез .

1.11.Общая схема бактериального фотосинтеза

1.1.2.Реакционные центры фотосинтезирующих бактерий .

1.1.3.Первичный акцептор электрона при бактериальном фотосинтезе

1.1.4.Цитохромы их функции в бактериальном фотосинтезе .

1.2.Фотосинтез у высших растений

I.2.1.Общая схема фотосинтеза у высших растений

1.2.2. Строение и функции фотосистемы I
1.2.3. Строение и функции фотосистемы 2
1.2.4. Локализация фотосинтетического аппарата в клетке
1.3. Методы измерения мембранного потенциала на мембранах фотосинтезирующих объектов
1.3.1. Объекты исследований
1.3.2. Спектральные методы измерений
1.3.3. Потенциометрические методы измерений
Глава 2. Материалы и методы исследований .
2.1. Выделение хроматофоров
2.2. Выделение и встраивание реакционных центровиз посорзеисотопаз зраегосаз в мембрану протеолипосом
стр.
2.3. Выделение субхлоропластных фрагментов
2.4. Ассоциация белковолипидных везикул с искусственной фосфолипидной мембраной .
2.3. Измерение быстрой кинетики генерации А в
системе белковолипидные везикулы искусственная фосфолипидная мембрана
2.6. Регистрация кинетики светозависимых спектральных изменений в препаратах хроматофоров
2.7. Окислительновосстановительное титрование
2.8. Измерение концентрации фенадинметосульфата
2.9. Источники света
2Реактивы
Глава 3. Результаты и обсуждение.
3.1. Исследование быстрой кинетики генерации мембранного потенциала реакционными центрами фотосинтезирующей бактерии . i .
3.2. Исследование быстрой кинетики образования разности потенциалов фотосинтезирующими бактериями
Спг. iii . iivii.
3. 2.1. Исследование кинетики нарастэния и спада X
у хроматофоров
3.2.2. Окислительновосстановительное титрование амплитуды ДЦг, возникающей на мембранах хроматофоров
3.2.3. Сопоставление кинетических и потенциометрических характеристик генерации с характеристиками электротранспортных пропессов у бактерий
. iii . ivii.
стр.
3.3.1. Исследование фотоэлектрической активности . легкой фракции субхлоропластных фрагментов.
3.3.2. Исследование фотоэлектрической активности тяжелой фракции субхлоропластных фрагментов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Совокупность полученных данных позволила сделать вывод об общности механизмов первичной генерации луг в фотосинтезе высших растений и бактерий. Практическое значение работы. Результаты исследований генерации трансмембранного потенциала на мембранах фотосинтезирующих объектов углубляют существующие представления о молекулярных механизмах, происходящих при фотосинтезе процессов. Перспективность применения принципов аккумулирования солнечной энергии живыми организмами делает подобные исследования необходимым этапом в создании искусственных систем, способных к высокоэффективному использованию солнечной энергии для практических нужд. В последние годы ведется интенсивное изучение механизмов бактериального фотосинтеза. Эти исследования позволяют понять сущность процессов фотосинтеза у высших растений, хотя различия в строении фотосинтетического аппарата бактерий и высших растений велики. При освещении зеленых растений происходит выделение кислорода, в отличие от бактерий, у которых кислород либо препятствует росту, либо угнетает синтез бактериального хлорофилла. Другая существенная особенность бактериального фотосинтеза наличие только одной световой реакции. Экзогенными донорами электронов при бактериальном фотосинтезе служат восстановленные органические субстраты. У серных фотосинтезирующих бактерийСпЬогоЫасеае и СпготаЪДасеае это сероводород и тиосульфат, а у несерных бактерий Шюйозр Пасеае яблочная и янтарная кислоты. Внутриклеточные органеллы, ответственные за процесс фотосинтеза, называются хроматофорами. А у рода СиготаЫит до А у рода Кнос1о5р1г1ш , что примерно в 0 раз меньше тилакоидов высших растений. Хроматофоры представляют собой, таким образом, самые малые мембранные образования, способные к фотосинтезу. В белковолипидную мембрану хроыатофоров встроены компоненты электроннотранспортной цепи ЭТЦ бактерий, а такие светособирающая антенна. В мембране одного хроматофора содержится примерно ЭТЦ и около молекул Бхл . Процесс фотосинтеза начинается с поглощения кванта света молекулами бактериохлорофилла антенны и каротиноидами. Далее происходит миграция энергии возбуждения на пигментбелковый комплекс, называемый реакционным центром , . Общая схема переноса электрона при бактериальном фотосинтезе представлена на рис. За время около 0 пс происходит перенос электрона с первичного донора, представляющего собой димер молекулы Бхл, на первичный хиноняый акцептор Са В процессе переноса электрона при этом участвует первичный акцептор бэктериофеофитина БФФ , 2. На этом завершается первичное разделение зарядов в реакционном центре светозависимая стадия фотосинтеза. Разность окислительновосстановительных потенциалов, преодолеваемая при этом электроном, составляет 0 0 мВ о . Я0 за время порядка 0мкс. Рис. Этот процесс в общем случае происходит за время порядка 10 мкс. Перенос электрона с восстановленного вторичного хинона, расположенного на внешней стороне мембраны к окисленному циатохрому стипа протекает за несколько миллисекунд с участием хинонного пула и транспортной системы, называемой убихинон цитохром оксидоредуктазой. Эта система интенсивно изучается в связи с интересом к механизму переноса протона через мембрану. В общем случае фотосинтезирующие бактерии способны восстанаву ливать окисленный , накапливая тем самым восстановительный эквивалент, необходимый для синтеза органических веществ в клетке. Дефицит электронов в цикле пополняется за счет окисления органических субстратов. Более подробно свойства и функции отдельных компонентов и механизмы их функцирования будут рассмотрены ниже. I.I. Реакционные центры Фотосинтезирующих бактерий Выделение и очистка реакционного центра фотосинтезирующих бактерий явились значительным этапом в изучении первичных механизмов фотосинтеза . Было доказано, что первичное разделение зарядов происходит в специализированной и сложно организованной структуре комплексе молекул бактериохлорофилла со специфическим белком, который определенным образом встроен в фотосинтетическую мембрану.