Электронодонорные свойства ортофосфата и синтез АТР в модельных системах

• Автор: Гончарова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 282 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. КРАТКАЯ ПРЕДЫСТОРИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕГО
ИССЛЕДОВАНИЯ . о . с :
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ФОТОФО СФОРМИРОВАНИЯ
1. Связь фотофосфорилирования с транспортом электронов
2. Образование АТР в двухстадийном фосфорилировании и при кислотно-основном переходе, а также под действием импульсов света и электрического тока
3. Хемиоемотическая гипотеза, перемещение протонов, мембранный потенциал и Н+-АТРаза
4. Обменные реакции
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. МОДЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И МЕХАНИЗМ ФОТО-
ФО СФОРМИРОВАНИЯ
Глава I. РАЗРАБОТКА РАБОЧЕЙ ГИПОТЕЗЫ
1. Введение
2. Фотофосфорилирование на бесклеточных препаратах и хро~ матофорах фотосинтезирующей бактерии Chromatium minutissimum
а. Краткая характеристика фотосинтезирующих серобактерий рода Chromatium е условия получения бесклеточных препаратов и условия проведения опытов по фотофосфорили-рованию
б. Фотофосфорилирующая активность фрагментов, полученных после разрушения хроматофоров Ch. minutissimum ультразвуком
1) Получение фрагментов хроматофоров
2) Фотофосфорилирующая активность
3) Пигментный состав и содержание цитохромов
4) Определение коэффициента седиментации наиболее
мелких фрагментов
в. Исследование роли экзогенного переносчика электронов -феназинметосульфата в фотофосформировании на бесклеточных экстрактах Ch. minutissimum
1) Феназинметосульфат - катализатор фотофоефорилиро* вания
2) Окисление феназинметосульфата в пиоцианин при освещении водных растворов и в процессе фотофосфорили-рования


3) Зависимость окисления феназинметосульфата в пиоциа-
нин от состава реакционной среды
3. Образование пирофосфата при электролизе водных растворов
ортофосфата калия
а. Постановка опытов по электролизу
б. Образование перфосфатов и пирофосфата при электролизе растворов KgHPO . i
4. Ионы ортофосфата как доноры электрона и предлагаемая рабочая гипотеза
Глава П. ОРТОФОСФАТ-ИОНЫ КАК ДОНОРЫ ЭЛЕКТРОНА ПРИ ОБРАЗОВАНИИ АТР В МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
1. Перенос электрона от ионов ортофосфата и образование пирофосфата в водно-спиртовых растворах хлорофилла
а. Влияние ортофосфата на спектр поглощения хлорофилла
как свидетельство наличия комплекса между ними
б. Фотофеофитинизация хлорофилла в присутствии ортофосфата
в. Образование фосфатного анион-радикала
г. Образование пирофосфата в водно-спиртовых растворах хлорофилла
д. Фотосенсибилизированное хлорофиллом а восстановление метилового красного с ионами ортофосфата в качестве доноров электрона
2. Фотофосфорилирование, катализируемое хлорофиллом в адсорбированном состоянии
а. Адсорбаты хлорофилла и других пигментов на окиси алюминия
б. Разделение световой и темновой стадий в фотофосфори-лировании, катализируемом хлорофиллом, адсорбированным
на силохроме
1) Постановка опытов и определение выхода реакции
2) Разделение световой и темновой стадий и использование различных акцепторов метафосфат-иона . IX
3. Фосфорилирование аденозинфосфатов при кислотно-основном переходе в модельной системе, содержащей адсорбированный хлорофилл
4. Образование АТР в модельных системах при участии ката-
лазы и пероксидазы
а. Модельная система с каталазой
б. Фосфорилирование в модельной системе при участии пероксидазы

5. Модельные системы как путь для понимания закономерностей становления биохимических процессов в предбиологической эволюции о
Глава Ш. РОЛЬ ФОСФАТ-ИОНОВ В ТРАНСПОРТЕ ЭЛЕКТРОНОВ И МЕХАНИЗМ ФОТОФОСФОРМИРОВАНИЯ В ХЛОРОПЛАСТАХ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
I. Зависимость транспорта электронов в хлоропластах от
ионов ортофосфата
а. Выделение хлоропластов и определение скорости транспорта электронов и фотофосфорилирования
б. Влияние факторов внешней среды на содержание эндогенного ортофосфата в хлоропластах
в. Зависимость фотовосстановления метилового красного фрагментами хлоропластов от ортофосфата
г. Зависимость фотовосстановления феррицианида хлороплас-
тами от ортофосфата
д. Зависимость выделения кислорода хлоропластами на свету
от ортофосфата
е. Аргинин и креатин как акцепторы метафосфат-иона в фото-фосфорилировании
ж. Сравнение свойств хлоропластов и фрагментов хлоропластов
2. Образование фосфатного анион-радикала при освещении хлоропластов при 77 К
3. Образование катион-радикала Р680+ при недостатке эндогенного ортофосфата в хлоропластах
4. Повреждение реакционных центров фотосистемы П и I при недостатке ортофосфата
5. Влияние эндогенного ортофосфата на спектры поглощения хлоропластов
6. Механизм образования АТР и судьба гидроксильных ради-
калов в фотосистеме П. Опыты с импульсным светом
а. Подготовка материала и проведение опытов
б. Образование АТР, выделение кислорода и превращения каротиноидов при освещении хлоропластов короткими
вспышками света
в. Новая гипотеза выделения молекулярного кислорода
7. Электронодонорная функция фосфата в фотосистеме П, окисление воды и изотопный состав выделяющегося кислорода
8. Исследование изолированных реакционных центров фотосистемы П и проблема фосфата

pH по изменению окраски экзогенных красителей - индикаторов pH. Стационарные значения разности электрических потенциалов и pH между разделенными мембраной водными фазами составляют в тилако-идах 10 мВ и 3-4 единицы pH, в хроматофорах 200 мВ и 1-2 единицы pH.
Отношение н7е~ составляет 2,0 при переносе электрона через обе фотосистемы хлоропластов и 1,0 у бактерий (Орт, Меландри, 1987). Отношение Н+ДТР обычно определяют при гидролизе АТР мембранной ЇҐ-АТРазой и оно составляет в хлоропластах примерно 3 (Орт, Меландри, 1987). Предполагается, что такое же соотношение характерно и для синтеза АТР.
Мембранная Н-АТРаза, имеющая в хемиосмотической гипотезе центральную роль в синтезе АТР, представляет комплекс, состоящий из гидрофильной части, которую называют сопрягающим фактором и обозначают Fj в митохондриях и бактериальных мембранах и CFj в хлоропластах, и гидрофобной части, обозначаемой FQ в митохондриях и бактериях и CF0 в хлоропластах. Гидрофобная часть погружена в мембрану и образует трансмембранний протонный.канал& Обе части К-АТРазы состоят из ряда субъединиц (Скулачев, 1989;
Shavit , 1980). Н+-АТРаза распределена в тилакоидных мембранах хлоропластов так же, как и фотосистема I ( Arntzen , 1978; Miller staehelin f 1976). В естественно образовавшихся хлоропластах, не имеющих гран, все комплексы распределены равномерно. Распад в хлоропластах стопок мембран, образующих граны, в результате уменьшения концентрации катионов также приводит к равномерному распределению всех комплексов в плоскости мембраны. При наличии' гран комплексы П-АТРазы обнаруживаются в области стромы, т.е. в тех областях, где мембраны не примыкают друг к другу.
Расположение Н+-АТРазы в мембранах отдельно от электронтранс-