Действие повреждающих факторов на функциональные характеристики фотосистемы 2 растений

• Автор: Хоробрых, Андрей Альфредович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 108 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Структурнофункциональная организация фотоситемы 2

1.1.1. Белки водоокисляющего комплекса фотосистемы 2.

1.1.2. Транспорт электрона в фотосистеме 2

1.1.3. Водоокисляющий комплекс фотосистемы 2

1.1.4. Цитохром Ь9

1.1.5. Неорганическое ядро водокисляющего комплекса.

Марганец
Кальций.
Ионы хлора
Ион бикарбоната.
1.2. Действие экстремальных температур на фотосинтетический
аппарат растений.
1.2.1. Действие замораживания на фотосинтез.
1.2.2. Действие повышенных температур на фотосинтез.
1.3. Действие света высокой ин тенсивности на
фотосинтетический аппарат растений.
1.3.1. Акцепторный тип фотоиигибирования
1.3.2. Донорный тип фотоингибирования.
1.3.3. Деградация белка Д1
1.4. Влияние среды на фотосистему 2
1.4. Активные формы кислорода и их действие на
биологические субстраты
1.5.1. Синглетный кислород
1.5.2. Супероксиданион радикал.
1.5.3. Пероксид водорода и гидроксильный радикал
1.6. Образование Н2О2 в фотосистеме 2
ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Выделение тилакоидов и субхлороиластиых препаратов ФС2.
2.2. Получение безмарганцевых препаратов ФС2
2.3. Удаление бикарбоната из образцов.
2.4 Температурная обработка образцов.
2.5. Условия фотоинактивации субхлоропластных препаратов ФС2
2.6. Обработка тилакоидных мембран гидразином.
2.7. Измерение концентрации хлорофилла
2.8. Измерение скорости фотосинтетического образования
и поглощения кислорода
2.9. Измерение фотоиндуцированных изменений выхода
флуоресценции хлорофилла
2 Определение скорости фотообразования пероксида водорода
2 Определение низкопотенциальной и высокопотенциальной форм
цитохроиа Ь9
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Изучение последовательного действия двух стрессовых факторов
отрицательной температуры и света высокой интенсивности на изменения функциональных характеристик субхлоропластных препаратов ФС2
3.1.1. Изменение функциональных характеристик ФС2 после замораживанияоттаивания субхлоропластных
препаратов ФС2
Фотоиндуцированные изменения выхода флуоресценции
хлорофилла ФС2.
Фотовыделенис кислорода, каталазная активность, содержание
функционального марганца.
Фотообразование перекиси водорода
3.1.2. Фотоингибирование препаратов ФС2, предобработанных отрицательной температурой.
3.2. Влияние среды на функциональную активность ФС 2
3.2.1. Влияние щелочных на поглощение кислорода и
Г фотообразование перекиси водорода в фотосистеме 2
3.3. Протектирующая роль бикарбоната при действии повреждающих факторов на ФС2
3.3.1. Влияние бикарбоната на термоинактивацию кислородвыделяющей функции тилакоидов.
3.3.2. Влияние ионов бикарбоната на переход высокопотенциальной формы цитохрома Ь9 в низкоиотенциальную при понижении
среды.
3.3.3. Влияние ионов бикарбоната на устойчивость ВОК в тилакоидных мембранах, обработанных гидразином.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
к ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, изучение действия повреждающих факторов на ФС2 позволяет получить важную информацию о структурнофункциональной организации самой фотосистемы и поэтому представляет интерес как с практической, гак и с теоретической точки зрения. Исследование последовательного действия двух стрессовых факторов отрицательной температуры и света высокой интенсивности на изменения функциональных характеристик субхлоропластных препаратов ФС2. Изучение изменения функциональных характеристик ФС2 при переходе в область кислых и щелочных среды. Исследование влияния бикарбоната на термоинактивацию ФС2 в тилакоидных мембранах в зависимости от среды. Изучение влияния ионов бикарбоната на переход высокопотенциальной формы цитохрома Ь9 в низкопотенциальную при понижении среды. Влияние бикарбоната на стабильность водоокисляющего комплекса в обработанных гидразином препаратах ФС2. ГЛАВА 1. Фотосистема 2 ФС2 представляет собой сложный пигментбелковый комплекс, встроенный в тилакоидную мембрану В ФС2 осуществляется фундаментальный биологический процесс светозависимое окисление воды, сопровождающееся выделением молекулярного кислорода в атмосферу 2Н Ог Г 4. Молекулярный механизм фотосинтетического окисления воды, в результате которого происходит восстановление пластохинонового пула электронов и выделение О2, на данный момент не полностью изучен. Было показано, что ФС2 и, в особенности, водоокисляющий комплекс ВОК, входящий в состав ФС2, характеризуется высокой чувствительностью к действию различного рода стрессовых факторов. Такая повышенная чувствительность ФС2, по всей видимости, связано с той ролью, которую выполняет ФС2 в фотосинтезе фотосинтетическое окисление воды и выделение молекулярного кислорода. ФС2 состоит из 7 основных белков и одного или более малых белков, с мол. Да. Однако предполагают, что комплекс ФС2 i viv может содержать по крайне мере белков. Светозависимое разделение зарядов происходит в фотохимическом реакционном центре РЦ, состоящем из двух основных белков с мол. Да, известные как Д1 и Д2, которые кодируются, соответственно хлоропластными генами и . Последовательности этих двух полипептидов очень гомологичны i i, . ФС2. Его первичная структура определена для некоторых видов растений и цианобактерий . Интенсивно изучаются различные аспекты регуляции его биосинтеза ix i, и осуществлена замена отдельных аминокислотных остатков его полипептидной цепи методом направленного мутагенеза . v . Столь выраженный интерес к белку Д1 объясняется рядом его особенностей сродство к гербицидам триазинового ряда и производным мочевины, блокирующим фотосинтетический транспорт электрона в ФС2, в результате связывания пластохинона , служащего вторичным акцептором электронов в ФС2. Второй белок Д2 изучен гораздо хуже. Реакционный центр ФС2 содержит также 46 молекул хлорофилла а и 2 молекулы 3каротина, 2 молекулы феофитина , и 2 полипептида цитохрома Ь9. Кроме Д1 иД2 белков ядерный Огвыделяющий комплекс ФС2 содержит два других хлорофиллсодсржащих белка, известных как СР и СР. Эти белки кодируются, соответственно, хлороиластными тенами и и по отношению к белкам Д1 и Д2 имеют стехиометрию 1111. Как СР, так и СР содержат 6 грансмембранных участков и очень широкую гидрофильную петлю, которая находится на люмсналыюй стороне тилакоидной мембраны. Как СР, так и СР представляют из себя прочно связанные с РЦ светособираюшие комплексы, которые необходимы также для стабилизации структуры и нормального функционирования комплекса ФС2 i, . В донорной части ФС2, обращенной в люмен тилакоида, располагается система окисления воды, состоящая из марганцевого кластера и трех водорастворимых белков с мол. Да. Было определено, что белок кДа кодируется ядерным геном и присутствует в стехиометрии 11 к СР i . Этот белок стабилизирует марганцевый комплекс и поддерживает его в оптимальном функциональном состоянии.