Исследование механизма транспорта хлорид-иона галородопсином и бактериородопсином

• Автор: Калайдзидис, Инна Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 ГАЛОБАКТЕРИИ. СТРОЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЯ.

1.2 БАКТЕРИОРОДОПСИН.

1.2.1 Особенности строения пурпурных мембран.

1.2.2 Структура бактериоро допей на

1.2.3 Фотохимические свойства бактериородопсина

1.2.4 Фотоцикл бактериородопсина.

1.2.5 Модели фотоцикла. Сравнение. Нерешенные проблемы.

1.2.6 Особенности фотохимических превращений БР при низких значениях
1.3 ГАЛОРОДОПСИН.
1.3.1 Общая характеристика.
1.3.2 Фотохимические свойства
1.3.3 Структу ра галородопсина.
1.3.4 Фотоцикл галородопсина.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Объект исследования
2.2 Выращивание бактерий.
2.3 Выделение пурпурных мембран
2.4 Реактивы.
2.5 Регистрация спектральных превращений БР и ГР.
2.6 Получение протеолипосом с использованием детергента
2.7 Получение протеолипосом с использованием ультразвука.
2.8 Измерение разности электрических потенциалов в системе протеинколлодиевая мембрана.
2.8.1 Общая характеристика метода.
2.8.2 Приготовление препаратов для измерения фотоэлектрических ответов БР и ГР
2.8.3 Измерение мембранного потенциала
2.9 Обработка экспсриментапьных результатов.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА КИСЛОТНОЙ ПУРПУРНОЙ ФОРМЫ БР ДИКОГО ТИПА И МУТАНТОВ И 5Т
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЛОРОДОПСИНА iрИагаопв
3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ БЕСХЛОРИЫХ ФОРМ ГАЛОРОДОПСИНА VагопоЬасегит рИагаопв.
3.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА ХЛОРИДСВЯЗАННОЙ ФОРМЫ
ГАЛОРОДОПСИНА НсАгопоЬасегшп рЬагаопз
3.5 ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОЦИКЛА ХЛОРИДСВЯЗАННОЙ ФОРМЫ ГАЛОРОДОПСИНА АагопоЬасегит ргагаопз
3.6 МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАЛОРОДОПСИНА.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Функции родопсина и бактериородопсина также различны. Первый участвует в зрительном процессе, второй обусловливает способность галобактерий использовать в своей жизнедеятельности энергию света. Галобактерий гетеротрофные аэробные микроорганизмы, способные развиваться в темноте в присутствии кислорода и органического субстрата в качестве источника энергии, в их мембране имеется обычная дыхательная цепь с цитохромами и дегидрогеназой. В таких условиях они подобны обычным гетеротрофным бактериям. Однако, при отсутствии или недостатке кислорода в среде под действием света галофилы используют альтернативный способ снабжения энергией светозависимый БРцикл, в результате которою происходит активный транспорт протонов и, таким образом, генерируется АрНГ, расходуемый клеткой на синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата, транспорт ионов и другие нужды. Функционирование БР в качестве протонной помпы происходит при освещении галобактерий белым или зеленым светом, который преимущественно поглощает ретиналь. Но в таких условиях галобактерии не могут синтезировать ретиналь, образующийся при окислительном расщеплении С4окаротиноида ркаротина. Поэтому, видимо, рост галобактерии за счет использования только энергии света в анаэробных условиях ограничен во времени. Однако, в микроаэробных условиях свет может поддерживать рост галобактсрий, образующих БР, достаточно долго. Возможность осуществлять фотосинтез позволяет гапобактериям переживать кислородное голодание и отсутствие других способов обеспечения себя энергией. Необходимо отметить, что изучение галофилов и открытие БР привело к пересмотру точки зрения, согласно которой протекание фотосинтеза связано с обязательным участием хлорофиллов. Кроме того, исследование галобактерий четко показало, что мембранное фосфорилирование не обязательно связано с функционированием электронтранспортной цегш, если существует другая возможность создания протонд вижу щей силы ДцН. Кроме БР в галобактсриях обнаружено еще два ретинальбелковых комплекса галородопсин НК и сенсорный родопсин яК , . Они отличаются от БР по белковой части и выполняемым функциям. Сенсорные родопсины контролируют фотоаттрактантные на зеленый свет и фоторепеллентные на УФ ответы бактериальных клеток. Галородопсин зНЯ, сГР был открыт в г. И. а БР, и для которой была предположена вначале специфичность ПпсИау е а1. МикоШа с а. МаБипоУай е а. Двумя годами позже был доказан хлоридный транспорт через мембрану БЬоЬег е а. В г. Я, фГР несколько отличающийся от сГР, но выполняющий те же функции Втп сЧ а1. Галобактериальные виды и штаммы, продуцирующие БР например, Н. Ипагшт содержат ГР в значительно меньшем количестве но сравнению с БР 5 от последнего. Однако, число оборотов у него выше, чем у БР соответственно, 0 и 0 ионовмин. С и световом насыщении. Интересно, что ГР, похоже, является более распространенным среди галобактерий, чем БР. Так, из исследованных изолятов, собранных в Синае, вес показали галородопсиновую активность и только меньшая часть бактериородопсиновую СегЬеЙ, . Надо отметить, что вопрос о физиологической функции ГР остается открытым. Существует мнение, что он участвует в осмотического баланса клетки Сегйей, , однако более логичным представляется другое предположение главный результат его работы заключается именно в генерации АцСГ. Необходимо помнить, что для микроорганизмов, живущих в сильнощелочных условиях, затруднено приложение Митчеловского принципа протонного цикла преобразования энергии. При 9 оптимум роста для . Приспособлением к жизни в щелочной среде может служить замена сопрягающего иона с протона на другие ионы БЫасйеу, . В последние годы появились сообщения об обнаружении у . Иагаош хлорзависимой АТФазы Аветисян, . Если эти сообщения подтвердятся дальнейшими исследованиями, и у этой бактерии существует хлорзависимая АТФаза, то в этом случае был бы возможен синтез АТФ за счет использования СГ вместо протона в качестве сопрягающего иона, т.