Роль марганец-бикарбонатных комплексов в каталазной и водоокисляющей активностях фотосистемы 2

• Автор: Тихонов, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление

1. Введение.

2. Обзор литературы

2.1. О строении фотосистемы 2

2.2. О механизме фотосинтетического окисления воды.

2.3. Об участии бикарбоната в функционировании донорной стороны фотосистемы 2.

2.4. Об активности комплексов марганца с бикарбонатом в реакции разложении перекиси водорода.

2.5. О каталазной активности фотосистемы 2.

3. Методы и материалы

4. Результаты и обсуждение.

4.1. Влияние бикарбоната, ацетата и формиата на реактивацию переноса электронов от Мп к реакционным центрам ФС2.
4.2. Определение состава комплексов Мп1 с бикарбонатом, ацетатом и формиатом при окислении Мп на платиновом электроде
4.3. Определение состава Мппбикарбонатных комплексов при восстановлении Мпп на стационарном ртутном катоде
4.4. Каталазная активность Мппбикарбонатных комплексов
4.5. Каталазная активность препаратов фотосистемы 2
4.6. Заключение
5. Выводы
Список использованной литературы


Фотосинтетическое окисление воды основной источник как электронов, используемых для фиксации С при фотосинтезе, так и молекулярного кислорода в атмосфере. Окисление воды и выделение при фотосинтезе осуществляется в фотосистеме 2 ФС2 пигментбелковом комплексе, погружнном в тилакоидную мембрану. ФС2 состоит из трх основных функциональных частей 1 светособирающего комплекса, улавливающего кванты света и передающего энергию возбуждения хлорофилла на реакционный центр ФС2, 2 реакционного центра, в котором происходит преобразование энергии возбужднного хлорофилла в энергию разделнных зарядов, 3 водоокисляющего комплекса ВОК, окисляемого реакционным центром и, в свою очередь, окисляющего воду с выделением . ВОК расположен на люменальной стороне тилакоидной мембраны. Он включает марганцевый кластер, состоящий из 4 атомов Мл и 1 атома Са, три водорастворимых белка с мол. Да, ионы СГ и, возможно, НС. Механизм фотосинтетического разложения воды остатся малоизученным, что во многом связано со сложностью строения ВОК и его неустойчивостью при попытках выделения из хлоропластов. В ряде работ нашей лаборатории см. iv v, было показано стимулирующее влияние бикарбоната на устойчивость ВОК к повреждающим воздействиям, на восстановление переноса электронов и выделения в препаратах ФС2 с разрушенным ВОК при добавлении ионов Мп. Согласно одному из предположений, действие бикарбоната обусловлено образованием комплексов с ионами Мп, имеющим место в составе ВОК или при сборке ВОК из апоВОК и неорганических кофакторов iv v, . ФО2 может дать сведения как о строении и функционировании ВОК, так и о его эволюционном возникновении. Модельной системой для изучения влияния бикарбоната на свойства ионов Мп в окислительновосстановительных реакциях может служить известная каталитическая активность комплексов Мп с бикарбонатом в реакции разложения Н2О2 на и воду каталазная активность Сычв, Исак, . Сведения о составе, константах устойчивости и каталазной активности Мпбикарбонатных комплексов могут быть полезны также для выяснения природы каталазной активности ФС2, предположительно связанной с переходами состояний. В пользу наличия каталазной активности у ВОК свидетельствовали колебания количества выделенного из Н2 у тилакоидов с периодом в 2 вспышки при освещении короткими вспышками света в присутствии ингибитора каталазы 3 V , . По другим данным, каталазная активность мембранных препаратов ФС2 ВУтипа не обнаруживалась после обработки 3амино1,2,4гриазолом ингибитором гемовой каталазы vi vi, . Изучение взаимодействия ВОК с Н2С2 возможным промежуточным соединением реакции окисления воды важно для выяснения свойств состояний и их переходов и может помочь в раскрытии механизма фотосингетичсского окисления воды. Таким образом, изучение свойств Мпбикарбонатных комплексов важно для понимания особенностей взаимодействия ФС2 с ионами Мп, выяснения роли бикарбоната в функционировании ФС2 и источника каталазной активности ФС2. Цель и задачи. ФС2. Изучение каталазной активности ВОК. Научная новизна. Показано, что ацетат и формиат, в отличие от бикарбоната, не способствуют переносу электронов от ионов Мп к реакционным центрам препаратов ФС2, не содержащих энзиматического Мпсодержащего центра ВОК. Показано, что в присутствии бикарбоната, формиата и ацетата потенциал электрохимического окисления Е Мп до Мп1 равный 1, В для аквакатиона Мп значи тельно понижается, причм бикарбонат вызывает более сильное до 0, В по сравнению с формиатом до 0, В и ацетатом до 0, В снижение Е. Показано, что в прису тствии бикарбоната кроме водного комплекса Мп окисляться электродом могут и Мпбикарбонатные комплексы МпИСОз, Е 0, В МпНСОз2, Е н 0, В. Обнаружено, что бикарбонат образует с Мп1 электронейтральный комплекс МпИНСОз3 р 1,x М3, тогда как формиат и ацетат положительно заряженные комплексы МпшНСООз Р 2,х М2 и МпСН3СОО2 Р 7,9х 3 М2.