Ингибирование фотосинтеза у цианобактерий пероксидом водорода

• Автор: Безряднов, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил

Содержание

СПИСОК СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ. .

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пероксид водорода и другие активные формы кислорода .

1.1. Генерация Н0 клетками кмслородвыдсляющих фот осин тиков

1.2. Генерация и действие других АФК

1.3. Клеточный метаболюм и НО ...

2. Защита от активных форм кислорода в клетках цианобактерий

2.1. Каталатм.... .

2.2. Пероксида ты......

2.3. Супероксиддисчу га ты
3. .ЗЛЕКТ РОИТ РАИС ПОРТНЫЕ ЦЕ1И ЦИАНОБАКТЕРИЙ.
3.1. Дыхательная цепь
3.2. Фоюсиитегическаи цепь м.м..ммммамммммммммммммммммм.
3.2.1. Фотосистема II и ее антенна.
3.2.1.1. Фотосистема 1
3.2.1.2. Антенные комплексы
3.2.2. Электронный транспорт в ФСИ.
3.2.3. Ьбцитохромный комплекс.
3.2.4. Фотосистема 1.
4. КВК ФСН СТРУКТУРА. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С Н2О2
4.1. Структура КВК.
4.2. Функционирование КВК
4.3. Взаимодействие КВК с пероксидом водорода.
5. ФОТОН НГИБИ РОВ АННЕ
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1. Объекты исследования
1.1. Культивирование цианобактерий МММ.ПНММНИНН.НИМ.ОИОИМННИММ
1.2. Подготовка суспензии клеток к работе
2. Методы исследования.
2.1. Измерение концентрации хлорофилла
2.2. Измерение концентрации пероксида водорода
2.3. Окенметрия
2.4. Фотометрические методы работы
2.5. ЭПР
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ .
1. Культивирование цианобактерий в присутствия Н0 и его внутриклеточных ГЕНЕРАТОРОВ.
1.1. Диализное культивирование с Н2О2 аа.а..а.
1.2. Периодическое культивирование с Н0.
1.3. Периодическое культивирование с внутриклеточными генераторами Н0
2. Действие Н2 на продукцию фотосинтетнческого О2 .
3. Состояние электронного транспорта в ФЭТЦ цианобактерий
II РЕМ И КОТИРОВАННЫХ С Н И ЕГО ВНУТРИ КЛЕТОЧНЫМИ генераторами
3.1. Влияние преинкубации клеток с Н на транспорт электронов через ФСН.
3.2. Влияние преинкубации клеток с Н2О2 на транспорт электронов через
ФСП в присутствии добавленных доноров
3Л Влияние внутриклеточных генераторов Н2О2 на транспорт электронов в фотосннтетнчсской цени
4. ЭПРСИГНАЛЫ Мк И РСГ В ПРИС УТСТВИИ Н2О2
4.1. Изменение сигнала Ми1 в водном окружении .
4.2. Изменение кинетики сигнала Р0.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ВЫВОДЫ. . .
ЛИТЕРАТУРА


Оксигенный фотосинтез, открытый более двухсот лет назад. Этим типом фотосинтеза обладают эукариотические организмы высшие растения и водоросли, а также прокариотические организмы цианобактерии и Ргос. Если придерживаться принятой большинством точки зрения на происхождение кислородной атмосферы, которая считается продуктом жизнедеятельности оксигеиных фотосинтезирующих организмов, то, очевидно, что первыми поставщиками кислорода для атмосферы стали предки современных цианобактерий. Основываясь на ископаемых останках, можно утверждать, что цианобактерии появились на Земле около 3,5 млрд. , . Одни считают, что уровень кислорода оставался очень низким в течение этого миллиарда лет, но в связи с геологической активностью и уменьшением количества редуцирующих веществ на поверхности Земли 2,5 млрд. i . , . Другие считают, что уровень кислорода вырос до современного в течение млн. . Цианобактериям, вероятно, первым пришлось создавать защиту от кислорода и использовать сс для нужд клетки. Таким образом, изучение клеточных систем цианобактерий, взаимодействующих с кислородом и его частично восстановленными, так называемыми активными формами АФК, имеет большое значение, прежде всего в эволюционном аспекте. В первую очередь это относится к кислородвылеляющему комплексу КВК и фотосистеме ФС II, которые непосредственно участвуют в выделении О, а также к фотосинтстичсской элсктронтранспортной цепи ФЭТЦ в целом, в связи с ее способностью генерировать АФК. Из АФК пероксид водорода вызывает в последнее время повышенный интерес Самуилов, i . Неоднократно отмечаюсь его образование в фотосннтстичсских цепях. Основным источником образования принято считать реакцию лера, когда Н2О2 образуется при сбросе электронов на кислород через ФС1 преимущественно с железосерных центров и, в меньшей степени, фсрредоксина и последующей реакции диспропорционирования супероксидпых анионрадикалов супероксиддисмутазой , ii . , . В клетках цианобактерий в зависимости условий до общего потока электронов может акцептироваться молекулами 0 Дубинин и др. И2 в акцепторной и донорной ветвях ФСП . i . v i . iv . v . Существует мнение, что Н2Ог может являться связанным промежуточным продуктом в реакциях окисления воды кислороде ыдсляюшим комплексом v . В последние годы были высказаны гипотезы о возможной роли И2 как эволюционною предшественника воды в качестве донора электронов для ФСП . i , и даже как постоянного донора электронов при современном фотосинтезе Комиссаров, . Совокупность этих данных, гипотез и представлений делает актуальным изучение взаимодействия ГЬОо с клетками цианобактерий и цианобакпфнаэьным фогосинтетнчсскнм аппаратом, в честности с ФСП и связанным с ней КВК. НОг наиболее стабильная форма активированного кислорода. В природных водоемах сю концентрация может достигать 7 М Клосс, Штамм и др. Он способен диффундировать на большие расстояния в воде, не разлагаясь в отсутствие катализаторов ионов переходных металлов. Отсутствие заряда у молекулы Н2О2 обусловливает способность свободно проходить через клеточные мембраны, что с одной стороны способствует понижению его концентрации в цитоплазме путем диффузии из клеток, но с другой стороны делает клетки открытыми для его проникновения извне. Еодля 222 составляет 1, В, и восстановителем величина Ео для V22 составляет 0,5 В. В ходе таких реакций могут образовываться соединения в том числе другие ЛФК. Сам I, как показывают исследования последних лет, траст важную роль в клеточных и межклеточных коммуникациях в качестве вторичного мессенджера. Вероятность возникновения опасных для биологических объектов молекул при фотосинтезе очень высока, включая образование возбужденных и восстановленных форм кислорода, пероксидов, радикалов, возбужденных трнплетных форм пигментов , .