Мембраносвязанная карбоангидраза тилакоидов

• Автор: Москвин, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Целью работы было выяснение реальности существования тКА и выявление возможного сопряжения ее функционирования с процессами переноса электронов и протонов в тилакоиде. В качестве рабочей гипотезы была выдвинута возможность потребления протонов, аккумулированных тилакоидом на свету в результате протекания фотосинтетического электронного транспорта, в реакции дегидратации бикарбоната, с образованием СО2, используемого РБФкарбоксилазой в качестве непосредственного субстрата карбоксилирования. На вероятность данного процесса указывают как низкое равновесное содержание СОг в щелочной строме освещенного хлоропласта, так и относительный избыток протонов, аккумулируемых на свету в тилакоиде, по отношению к потребностям реакции синтеза АТФ Ivv , . В этом смысле катализируемая тКА дегидратация бикарбоната могла бы рассматриваться в качестве второго процесса, после синтеза АТФ, потребляющего аккумулированные на свету внутритилакоидные протоны. Для достижения цели были поставлены следующие задачи. Подбор условий выделения тилакоидов гороха, сохраняющих КАактивность тилакоидов и свободных от загрязнения растворимым ферментом. Создание установки для измерения активности КА по скорости дегидратации бикарбоната в условиях, приемлемых для протекания электронного транспорта. Сравнение характеристик КАактивности тилакоидов и растворимой КА. Выявление возможного сопряжения реакции дегидратации бикарбоната, катализируемой тКА, со светозависимыми процессами преобразования энергии в тилакоиде. Общая схема преобразования энергии в тилакоидной мембране. Ключевая роль протонов в регуляции энергопреобразования. Преобразование энергии света при фотосинтезе, от поглощения световых квантов молекулами хлорофилла до образования энерго и восстановительных эквивалентов АТФ и НАДФН, используемых далее для фиксации неорганического углерода в хлоропласте происходит в специализированных мембранных структурах хлоропласта тилакоидах. Общая схема энергопреобразующей системы тилакоида представлена на Рис. Видны 4 основные надмолекулярные структуры, пронизывающие тилакоидную мембрану Фотосистемы 1 и 2 ФС1, ФС2, в реакционных центрах РЦ которых происходит преобразование энергии возбуждения хлорофилла в энергию разделенных зарядов между донорами РЦ и первичными акцепторами электронов, комплекс цитохромов Ьб и служащий одним из промежуточных звеньев в процессе переноса электронов от ФС2 к ФС1, АТФсинтетазный комплекс. Энерготрансформация в тилакоиде заключается в использовании энергии света для разложения воды на донорном участке ФС2 и переноса освобожденных в этом процессе электронов по электронтранспортной цепи к ФС1 и, в конечном счете, к окисленному НАДФ с образованием НАДФН, необходимого в качестве восстановительного агента при фиксации неорганического углерода в цикле Кальвина. ФС2 и захватывающего при этом два протона из внешней сгромальной водной фазы, с последующей миграцией к внутренней поверхности мембраны, где происходит окисление пластохинона цитохромным комплексом с освобождением протонов во внутритилакоидное пространство. Энергия образованного в результате этих процессов градиента протонов на тилакоидной мембране используется для синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата посредством АТФсинтетазного комплекса обзор Орт, Меландри, . Рис. Модель фотосинтетической мембраны растений. Пути переноса электронов показаны сплошными, а протонов пунктирными стрелками. Обозначения и I Фотосистемы 1 и 2 комплекс цитохромов Ьб Туг специфический остаток тирозина белка Р0 и Р0 хлорофиллы реакционных центров Фотосистемы 2 и Фотосистемы 1, соответственно феофитин и связанные с ФС2 хиноны 2 восстановленный пластохинон и ЬН разные формы цитохромов типа железосерные центры цитохром пластоцианин АО хлорофилл А1 филлохинон X, и железосерные центры ферредоксин ферредоксинНАДФредукгаза восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата аденозиндифосфат АТР аденозинтрифосфат i неорганический фосфат Н протоны светоиндуцированный электрический потенциал на мембране. Характер изображения пластохинона и пластоцианина указывает на их мобильность. Светособирающие комплексы не показаны.