Светоиндуцируемое поглощение кислорода и восстановление монодегидроаскорбат-радикала в тилакоидах высших растений

• Автор: Хоробрых, Сергей Альфредович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 118 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. КИСЛОРОД И ЕГО АКТИВНЫЕ ФОРМЫ
1.1.1. Синглетный кислород
1.1.2. Супероксидный анион-радикал
1Л.З. Пероксид водорода
1.1.4. Гидроксильный радикал
1.1.5. Липидные пероксиды
1.2. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТР ОНТРАНСПОРТНОЙ ЦЕПИ
1.2.1. Фотосистема
1.2.2. Фотосистема
1.2.3. Перенос электронов между фотосистемами
1.3. ОБРАЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА И ИХ ДЕТОКСИКАЦИЯ В ХЛОРОПЛАСТАХ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ПУЛЕ ПЛАСТОХИНОНА ИЗОЛИРОВАННЫХ ТИЛАКОИДОВ ГОРОХА
3.1.1. Ингибирование переноса электронов к фотосистеме
в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.2. Влияние pH на фотопоглощение кислорода тилакоидами в отсутствие ингибиторов
3.1.3. Влияние pH на поглощение кислорода в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.4. Влияние диурона на фотопоглощение СЬ тилакоидами в отсутствие ив присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.5. Влияние каталазы на фотопоглощение СЬ тилакоидами
в отсутствие и в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.6. Экспериментальные доказательства восстановления СЬ
в тилакоидах в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.6.1. Восстановление цитохрома с тилакоидами в присутствии
ДНФ-ИНТ

3.1.6.2. Влияние аскорбата на фотопоглощение СЬ тилакоидами
в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.7. Влияние температуры на фотопоглощение кислорода тилакоидами в отсутствие и в присутствии ДНФ-ИНТ
3.1.8. Обсуждение результатов
3.2. ФОТОПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА В ПРЕПАРАТАХ
ФОТОСИСТЕМЫ
3.2.1. Зависимость фотопоглощения Ог и выхода переменной флуоресценции в препаратах фотосистемы 2 от pH
3 .2.2. Влияние диурона, феррицианида калия, МпСЬ, ТФБ,
гидроксиламина, гайрона и каталазы на фотопоглощение О2 в препаратах ФС2 при щелочных pH
3.2.3. Обсуждение результатов
3.3. ФОТОВОССТАНОВЛЕНИЕ МОНОДЕГИДРОАСКОРБАТ РАДИКАЛА, ПРОДУКТА АСКОРБАТ ПЕРОКСИДАЗНОЙ РЕАКЦИИ, В ТИЛАКОИДАХ ГОРОХА
3.3.1. Продукт аскорбатпероксидазной реакции как акцептор электронов фотосинтетической ЭТЦ
3.3.2. Характеристика тилакоидной аскорбатпероксидазы гороха
3.3.3. Зависимость от pH скоростей восстановления монодегидроаскорбата электронтранспортной цепью
и его образования в аскорбатпероксидазной реакции с участием тилакоидной аскорбатпероксидазы
3.3.4. Конкуренция между монодегидроаскорбатом и метилвиологеном как акцепторами ФЭТЦ
3.3.5. Обсуждение результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АЛО - аскорбатпероксидаза;
АПОр - аскорбат-пероксидазная реакция;
АФК - активные формы кислорода;
ДГА - дегидроаскорбат
диурон - 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1 -диметилмочевина;
ДНФ-ИНТ -2’,4’-динигрофенилэфир 2-йодо-4-нитротимол;
ДФК - дифенилкарбазид;
ДХБХ - 2,6-дихлор-п-бензохинон;
Мв - метилвиологен;
МДА - монодегидроаскорбат;
КВК - кислродвыделяющий комплекс СОД - супероксиддисмутаза
тайрон - 4,5 дигидроксибензол-1,3-дисульфокислота; тАПО - тилакоидная АПО;
ТФБ - тетрафенилбарон;
Фмак - максимальный уровень флуоресценции хлорофилла;
ФС1 и ФС2 - фотосистемы 1 и 2;
ФЭТЦ - фотосинтетическая электронтранспортная цепь;
Хл - хлорофилл;
1*680 - первичный донор электрона фотосистемы 2;
Фео - феофитин;
Р<2, РСДЕ, PQH* - пластохинон, пластохинол и пластосемихинон-радикал соответственно;
<За и Ов - первичный и вторичный связанные хиноновые акцепторы фотосистемы 2;
диссипация энергии в виде тепла (Shibata et al., 1986, Asada and Takahashi, 1987). Кроме хлорофилла, порфирины, которые являются его предшественниками и высокоэффективными фотосенсибилизаторами, в определенных условиях могут индуцировать развитие фотодеструктивиых процессов, происходящих в результате генерации 'Ог (Rebeiz, 1984; Аверина с соавт., 1988, Шалыго, 2001). С образованием *02 связывают процесс фотоингибирования в реакционных центрах ФС2. Генерация '02 в реакционных центрах ФС2 происходит при возникновении триплетных состояний 3Рб8о в результате рекомбинации зарядов в ион-радикальной паре Рб8о Фео , которая наблюдается при удалении Qa (Vass et al., 1992; Barber and Andersson, 1992).
В 1970-х годах супероксидный анион радикал был идентифицирован как первичный продукт восстановления кислорода в ФЭТЦ (Nelson et al., 1972;
Elstner and Kramer, 1973; Allen and Hall, 1973; Asada et al., 1974; Ort and Izawa, 1974; Elstner et al., 1976). Восстановление 02 непосредственно ФЭТЦ впервые было показано Мелером в 1951 году (Mehler, 1951). В дальнейшем, в экспериментах с использованием изотопа кислорода 1802 было показано, что его восстановление в ФЭТЦ происходит в результате переноса электронов, отщепленных от воды при ее окислении в водоокисляющем комплексе ФС2 на кислород (Mehler and Brown, 1952).
Перенос электронов на кислород с участием ФЭТЦ in vivo в условиях, оптимальных для фиксации С02, может составлять 10-30% от общего потока электронов по ФЭТЦ (Badger, 1985). Электронный поток на кислород по разным оценкам может достигать 250 мкмоль электронов/мг Хл в час (Canvin et al., 1980; Osmond and Grace, 1995).
На свету скорость восстановления 02 в хлоропластах приблизительно в 5 раз выше, чем в тилакоидах. Скорость восстановления 02 тилакоидами достигает насыщения при довольно низкой интенсивности света и низкой концентрации 02, что также отличается от соответствующих характеристик, полученных в экспериментах на хлоропластах. Это могло бы указывать на то, что стромальные