Влияние экстремально высокой концентрации CO2 на функциональное состояние фотосинтетического аппарата и обмен липидов Dunaliella salina

• Автор: Мурадян, Екатерина Артуровна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Фотосинтез и окружающая среда.

1.1. Структурнофункциональная организация фотосинтетического аппарата.

1.2. Фотосинтетичсская ассимиляция СОг

1.3. Баланс темповых и световых реакции хлоропласта основа

функционирования фотосинтезирующего организма.

1.3.1. Влияние факторов окружающей среды на рост фотоавтотрофов.

1.3.2. Регуляция баланса темновых и световых реакций фотосинтеза на уровне световых реакций

1.3.3. Регуляция баланса темновых и световых реакций фотосинтеза на уровне

ассимиляции углерода
1.4. Влияние факторов окружающей среды на функциональную активность фотосинтетического аппарата.
1.4.1. Влияние света на функциональную активность фотосинтетического
аппарата.
1.4.2. Влияние температуры на функциональную активность фотосинтетического аппарата
1.4.3. Влияние концентрации ССЬ на функциональную активность фотосинтетического аппарата.
2. Роль липидов в регуляции функционального состояния фотосинтетичсской мембраны
2.1. Липиды, как компоненты биологических мембран.
2.2 Липидбелковые взаимодействия.
2.3. Регуляция работы фотосинтетического аппарата посредством липид
белковых взаимодействий.
2.4. Функциональная роль отдельных липидных классов в растительной клетке
2.4.1. Функции моногалактозилдиацилглнцерина
2.4.2. Функции дигалактозилдиацилглицерина
2.4.3. Функции фосфатидилглицерина
2.4.4. Функции сульфохиновазилдиацилглицерина.
2.4.5. Функции других липидов.
2.5. Метаболизм липидов в растительной клетке.
2.6. Влияние условий окружающей среды на липидный метаболизм растений.
2.6.1. Влияние температуры на обмен липидов.
2.6.2. Влияние интенсивности света на обмен липидов.
2.6.3. Влияние ССЬ на обмен липидов.
2.7. Фотосинтетичсская мембрана как единый липидбелковый комплекс
2.7.1. Сопряжение десатурации ЖК с циклическим транспортом электронов.
2.7.2. Роль десатурации ЖК в работе СОгкопцентрирующего механизма
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
1. Биологические объекты и условия культивирования
2. Методы исследования
2. 1. Измерение значения цитоплазматического .
2.2. Измерение спектров низкотемпературной флуоресценции хлорофилла К
2.3. Выделение тнлакоидных мембран и субхлоропластных фракций . i
2.4. Определение содержания белка и пигментов
2.5. Анализ содержания 1 и полипептидов ССК в тилакоидных мембранах с помощью всстсрнблоттинга
2.6. Выделение индивидуальных липидных классов.
2.7. Определение состава жирных кислот.
2.8. Анализ экспрессия гена соЗдесатуразы жирных кислот.
Статистическая обработка полущенных результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. Влияние концентрации С на морфологию клеток и рост . i
2. Сопряженное влияние интенсивности света и концентрации С на рост .
i.
3. Значение внутри и снаружи клеток . i.
4. Влияние концентрации С на структурнофункциональное состояние фотосинтетического аппарата . i
4.1. Изменение спектров низкотемпературной флуоресценции хлорофилла
4.2. Изменения содержания суммарного белка и полипептидного составава ФСм
в клетках . i
4.3. Изменения содержания пигментов в клетках . i
5. Влияние концентрации С на ЖК состав и содержание липидов . i
5.1. Общий ЖК состав липидов различных штаммов . i.
5.2. Сопряженное действие С и света на ЖК состав липидов . i.
Примечание Здесь и далее 1т рассчитывали по формуле ,
5.3. Изменения ЖК состава липидов . i при длительном и кратковременном
воздействии высокой концентрации С.
5.4 Влияние концентрации С на ЖК состав и содержание индивидуальных
классов полярных липидов . i.
5.4.1. Влияние концентрации С на содержание индивидуальных классов полярных липидов.
5.4.2. Влияние концентрации С на ЖК состав липидов тштакоидшлх мембран
5.4.2. Влияние концентрации С на ЖК состав липидов, характерных для нехлоропластных мембран
5.5. Влияние концентрации С на соотношение между липидами, белками и пигментами.
5.6. Влияние концентрации С на экспрессию гена 3I . i
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Первой стадией этого процесса является индуцируемое светом разделение зарядов, осуществляемое фотосинтетическим аппаратом хлоропласта. Высшие растения, микроводороелн и цианобактерии имеют сходную организацию фотосннтетического аппарата. Фотосинтез осуществляется в хлоропластах специализированных органеллах, на мембранах, собранных в тилакоиды. АТФ синтетазный комплекс. Главными компонентами фотосннтетического аппарата являются две фотосистемы, мембранные комплексы, катализирующие разделение зарядов и преобразующие энергию фотонов в электрохимический трансмембранный градиент путем переноса электронов в тилакоидной мембране. Вода, окисляемая ФС II до О2 и 4Н, является донором электронов. Связь фотосистем ФС I и ФС II, осуществляется через ЭТЦ пул ПХ, цитохром комплекс и ПЦ. ФС I восстанавливает ФД, при этом с помощью ферредоксинНАДФоксидоредуктазы осуществляется превращение НАДФ4 в НАДФН. Образующийся электрохимический мембранный потенциал приводит к образованию АТФ из АДФ, с помощью АТФсинтазного комплекса. НАДФН и АТФ используются для восстановления СО2 до углеводов и других высокомолекулярных соединений в последующих темновых реакциях обзор Орт и Говинджи, i vi, . В общем виде схема переноса электронов в фотосинтетической мембране приведена на рисунке 1. Рис. Модель фотосинтетической мембраны растений. Пути переноса электронов показаны сплошными, а протонов пунктирными стрелками. Обозначения II и I фотосистемы II и I комплекс цитохромов 6 Туг специфический остаток тирозина белка I Р0 Р0 хлорофиллы реакционных центров фотосистемы II и фотосистемы I, соответственно РЬео фсофитин и связанные с ФС II хиноны 2 восстановленный пластохинон и ЬН разные формы цитохроиов типа желсзоссрные центры Г цнтохром пластоцианин Л0 хлорофилл, А филлохинон X, , жслсзосерные центры ферредоксин ферредоксинНАДФредуктаза восстановленая форма никотинамиддинуклеотидфосфата аденозиндифосфат АТР аденозинтрифосфат неорганический фосфат Н протоны. Характер изображения пластохннона и пластоцнанина указывает на их мобильность. Свстособирающие комплексы не показаны. ФС это интегральный комплекс, состоящий из РЦ и светособирающего комплекса ССК Подробно структура ФС I описана в обзорах ii и . В РЦ ФС I входит акцепторный комплекс П 0, акцептор Ао Хл7б9, акцептор А Витамин К, и железосерные белки. В состав ФС I входят также полипептиды, необходимые для связывания РЦ с ФД, ПХ и ПЦ. Кроме Хла и полипептидов, в ФС обнаружены каротиноиды, полихиноны, а также полярные липиды. Кроме того, огромное количество кофакторов обеспечивают процессы абсорбции света, разделения зарядов и репарации ФС I. ФС мультикомпонентный белковый комплекс, включающий белки РЦ i и 2, водоокисляющнй комплекс, в состав которого входит марганцевый кластер, акцепторный комплекс 0 и периферические белки. Кроме полипептидов и хлорофиллов а и Ь, в составе ФС И обнаружены каротиноиды и полярные липиды. Функциональная активность ФС II также, как и ФС I, зависит от огромного количества кофакторов. Структура ФС II микроводорослей детально описана в обзоре Орта и Говинджи и i . Светособирающий комплекс ФС II играет огромную роль в акклнмации фотоавтотрофных организмов к изменениям условий окружающей среды, по этой причине, стоит более подробно остановиться на его структуре. ССК II мембранный белок, представленный семейством 6й гомологов. Три из них ЛсЬ. ССК II. Известно, что другие гомологи 4 существуют в виде мономеров, они более прочно связаны с РЦ ФС II, поэтому их объединяют под названием связанный ССК и , i . При этом, связанный ССК II является проводником энергии между мобильным ССК II и РЦ ФС II. Мобильный ССК II существует в качестве отдельного комплекса, способного перемешаться от одной фотосистемы к другой, в зависимости от условий освещенности, благодаря светозависимому механизму фосфорилнрования его белков , . В его состав входят полипептиды, хлорофиллы а и Ьу каротиноиды и ксантофиллы, обнаружено небольшое количество липидов ФГ и ДГДГ. Плотность упаковки ССК II в мембране влияет на эффективность процесса абсорбции света , .