close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

927

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ОРДЕНА ЛЕНИНА ШСТИТУТБИОХШИИ имени А.Н.ЕАХА
На правах р у к о п и с и
ЧАН ВАН НИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ФОТОБИОХШИЧЕСКИХ
РЕАКЦИЙ ХЛОРОПЛАСТОВ 03.00.04 - биологическая химия
Автореферат
диссертации на соискание ученой .
степени кандидата биологических
"• •./
• наук'.
Москва - 1979
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рт^>ех^гщ
. Работа вьшолнена в лаборатории фотобиохимии Ордена Легаша
Института биохимии имени А.Н.Баха АН СССР;
Научный руководитель:
•••..••:. •• академик А.А.Красновский
-'. Официальные оппоненты:
доктор биологических наук Н.П.Воскресенская
доктор биологических наук П.А.Колесников
.
Ведущее предприятие: Институт фотосинтеза АН СССР, :
• •'.•"••.. г.Пупшно
Зашита диооетугапяи состоится " / Л " *Л€&ГУУ>Ъ^\ 1979 г .
Л ^ ч а с « Щ заседании Специализированного совета /
(К 002.96.01) по присуждению ученой степени кандидата наук
в Институте биохимии им. А;Н.Баха АН СССР (II707I, Москва,
B-7I, Ленинский проспект, 33, корп. 2)..
.
В
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке-
•,
биологической литературы АН СССР (Ленинский проспект,:33,:
корп. I ) .
Автореферат разослан тМт.
%2Л<ИА*>М
1979 г .
Ученый секретарь
Специализированного совета
кандидат биологических наук
М.И.МСШАН0В
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СНДАЯ.ХАРАКГШСПЕА/ РАБСГа
Актуальность проблемы. изучение первичных йотпляпуттмттург.ких реакций является:одной из. вакнейпкх задач.; ори выяснении ме­
ханизм фотосинтеза.' Исследования этих реакций.проводятся ка
разных уровнях организации фотосинтетических систем:"на целых
организмах, целых и <£рагмектированных хлоропластах и изолирован- .
кых фотосинтетических., пигментах. Выделенные хлоропласты, в кото­
рых сосредоточен весь фотосинтетический аппарат высших растений,
являются в^более распространенным объектом исследования.
В настояаее время общепринята концепция, согласно которой .'•
перенос электронов,в фотосинтетическом.аппарате растений от ис­
ходного донора - молекулы воды до конечного акцептора - НАДО*
осуществляется при участии двух- последовательно работящих фото­
систем, а взаимодействие фотосистем •- посредством промежуточных
переносчиков электрона. Компоненты'злектронтранспортной цепи
определенным, образси расположены в мембранах хлоропластов.
\ Для изучения работы отдельных фрагментов цепи переноса
электрона в хлоропластах пжроко используют искусственные доноры
и акцепторы электронов в.сочетании с ингибиторами. С помощью та­
ких :исследований было показано, что;конечные этапом фотосинтети­
ческого переноса электронов в первой фотосистеме является обра.л
зование соединений с высоким восстановительным потенциалам, ко­
торые участвуют в образовании ШМ'й,
необходимого для фиксации
C02t фотовыделении молекулярного водорода, фотопоглощении кисло­
рода и т.д.
Дта»исследования механизмов функционирования восстанови­
тельной ветви 'Злектронтранспортной цепи, а также для понимания
природы сопряженных с ней биохимических процессов часто применяt
T i - ^ T — - » * * - ^ ••—*' о .. .
*
-ч.... **«ч 1 . , .
—
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
от вместо физиологического переносчика электронов ферредоксина .
синтетическое соединение," производное . У 8' -дипиридила - метил- -..
виологен j обладающий'той же величиной оклслительнб-восстанови— .
тельного потенциала, что и ферредоксин. Однако/ несмотря на ин­
тенсивные исследования, многое в механизмах этих процессов до
сих пор остается невыясненным.-.
Цель и задачи исследовании. Основной целью настоящей работы
. было исследование.связей между различными типами окислительновосстановительных процессов в хлоропластах: фотовосстановлением
иетилвиологена,_фотовыделениемводорода и фотовосстановлением
кислорода." • . ' . ч " . . . ' ;
•
'.,-'..
•" . тНатчная новизна.'Выяснены условия эффективного фотовосстановленкя метилвиологена и фотообразования водорода в хлоропластах и роли в этих процессах прямых и обратных реакций переноса
. электрона'в первой фотосистеме. Выяснена природа активации и. .
ингибирования фотопоглощения кислорода хлоропластами под влияни­
ем различных воздействий.
Практическая значимость. Представленная работа является
частью фундаментальных'исследований Института биохимик/им. А.Н.
Баха АН СССР по изучению фотохимических процессов фотосинтеза.
Экспериментальные данные работы распкряот и углубляют^ понимание
функционирования электронтранспортной; цепи фотосинтеза. Практи­
ческое значение работы определяется возможностью оптимизации ис­
пользования фотосинтетического аппарата в преобразовании я ис­
пользовании солнечной энергии. '.
• 'Апробация работы. Материалы 'диссертация докладывались на
научной конференции Института биохимии ЕМ. А.Н.Баха АН СССР, по'свпценноа СО-летвэ Октября (IS77 г.) и конвекции молодых уче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N.
•
.;•.• -
-
з
-
.
ных того ие института, посвященной 60-летию комсомола (1978г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре
. работы.
' • ' • / .
Объем работы. Диссертация излоаена на 142 страницах и со­
держит 10 таблиц и 34 рисунка. Список литературы включает 195
л
названий.
.
• .
'
....:".
ЭКСПЕРШШГАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССУЩДСЗАШЯ
Объектом исследования били хлоропласты, выделенные из про:' ростков гороха сорта "Победитель". Растения выращивали методом
• водной культуры. Хлоропласты типа С / Hall , 1 9 7 2 / получали по
методу Уолкера /*alx*r , 1972/. Работу проводили как со свеже. выделенными, так:и с консервированными в жидком азоте хяоропластамл /Бекина, Красновскиа, 1968/. Экстракт гидрогеназы получали
из водородных бактерий Clostridium butlricua /Geat, Peck,
'•" 1956/.'
' Методы исследования. Фотовосстановление метнлвиологена опре­
деляли по изменению поглощения при 605 ш на спектрофотометре
СФ-4А иди СФ-10 с дополнительным осветителем и модифицированным
кюветодеркателмл.; Реакцию проводили в трубках Тунберга с боковым
'•• отводом в анаэробных условиях. Фотовыделекие водорода, фотовыде-ление и фотопоглощение кислорода определяли шперометрическим
методом на полярографе LP-7 с использованием закрытого злектро,да типа Кларка. Напрягение на индикаторном электроде +0,63 (для
водорода) и -0,63 (для кислорода) по отношению к хлорсеребрянсму
- 'электроду. Полярографическую ячейку термостатировали с помощью
• ультратермбстата. Оотообразование перекиси водорода определяли
' по хемилхкинесцекцш лшинола в присутствии перокейдазы /Conaler,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Richard
, 19бё/. Послесвечение хлоропластов исследовали с п о ­
мощью фосфороскопа. Фотоиндуцированное изменение рН суспензии
• хлоропластов определяли с помощью стеклянных электродов на рНметре ЛПУ-01; сигнал регистрировали самописцем•от полярографа
•X. Р - 7 .
•
'.:.-.".
Исследование фотовосстановления метилвиологена и фотовыделення водорода проводили в анаэробных условиях, другие реакции,
проводимые для сравнения, о этими процессами, такае определяли в :
инаэробных условиях. Для создания анаэробных условий применяли
следующие способы: I -."совместное продувание" - инертный газ
проходил через реакционную среду,, содержащую хлоропласты;"раздельное продувание" - г а з проходил.через реакционную среду.и
омывал хлоропласта; 3 - !*совместное откачивание" (на форвакуум-;•'.
ном насосе РШ-20 до 10"^ мм рт.ст.) - во время.откачивания хло- .
ропласты находились в реакционной среде; 4 -г "раздельное откачи­
вание" - суспензия хлоропластов,.содержащая 50^ глицерина, во
время сякачивания находилась;вне.реакционной средн. Нами было
показано, что количественное.фотовосстановлёние метилвиологена
мозто наблпддть только:в том:случае, когда кислород!удаляли ме­
тодом раздельного продувания или откачивания, так как хлороплас­
та инактквируются при пробулькивании инертного газа через сус­
пензию хлоропластов или совместном вакуумировании. Однако в ря-.
де опытов необходимо было применять метод совместного продува­
ния или рткачивания. .'• _
I . ИЗУЧЕНИЕ ФОТОВОССХАНОЖЕНИЯ иЕПШВтШТЕИк.
хшютяхпг
:';.•'•-••''
'....-.~:.'"-
Эти исследования были проведены о целью выяснения способ-'••'.'
кости фотосинтетпческого аппарата растений к образованна сильных
восстановителей и особенностей этого процесса.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-б
-
Исследуемые нами препараты хлоропластов гороха при освеще­
нии восстанавливали добавленный "к ним нетштиологен. В отличие
от данных других авторов / rok et * 1 . , 1965» Black, 1965/
в наоих опытах ни система поглощения'кислорода (глюкоза + глгакозооксвдаза), ни система удаления перекиси водорода1 (каталаза
. с этанолом) не активировали фотовосстановление метилвиологена,
если кислород из реакционной среды предварительно бил полностью
удален.
При найденных нами оптимальных условиях опытов (рН 8,5;
5*10 эрг/см »сек; 5«10, И ИВ) скорость фотовосстшювления ме­
тилвиологена достаточно высока и сравнила со скоростью реакции
Хплла только в первый момент освещения. При дальнейшем освецении
скорость восстановления метилвиологена бистро падает, в то время
как'скорость реакции Хилла остается высокой при длительном осве­
щении. Для выяснения причин низкой эффективности фотовосстанов­
ления ШЗ мы исследовали этот процесс под влиянием ряда воздейст­
вий в сравнении с хорошо изученной фотохимической реакцией хлоропластов - реакцией Хилла с дпхлорфенолиндофенолом (ДХФШ) и
феррицианидом калия как акцепторами.
..-1.:Влияете различных Факторов на сротовосстановленге
•••••.'• - метилвиологена хлоропластом! ';.
'•;.. '••••-':;.''.:':•В присутствии 10"°:.-• диурока и после обработки хлоропластов '
. ,:• трис^буоером (0.8 М; рН.8J,инкубация 10 мин) как и реакция Хил; :..; ла;.с ДХФЙЗ; .фотовосстановление метилвиологена полностью ингиби;,'.;'•' * руется; Этопозволяет :предполо2дль,. что. фотосистема I I участву...-.,•.'5.''. ет в фотовосстановлениикетилвюлогена; Y • -'Влияние разобщителей сЬотойос^орилированкя. Как и реакция
:; Хилла, фотовосстановление ИВ активируется разобцителями фотофос'.'•'•' форилирования. Метиламин'(1,2.10"2 М) и хлористый аммоний
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(5'ICf 3 in) увеличивали, скорость'реакции';».2,5-3раза; V' :.р::: л:5 •. -Г
'" V Однако, как ш увидим из дальнейшего7, действие детергента,\; ;",,
:
растворителеа.и" нагревание оказывали различное влияние; нйфото-;-..v.; .-.<
восстановление метилвиологена и.реакцию Хилла. ; ; ; ;.; : .-л ;
.: -.'•/•
" Изтянттй детергента.•' Фотовосстановленйе • метилвиологена на-:. •';
чинает подавляться Г при концентрации тритона; Х-100,. равной; •;.:;: ••:•
О 004$, в то время как реакция Хилла активируется максимально •'-.
при 0,007# того .»» 1тят'ирг«»ит'а. Влияние' диэтюго'вого эфира. В :•: '; - -.
опытах по влиянию эфира на восстановление метилвиологена и реак­
цию Хилла, в отличие от других опытов, кислород удаляли методом
"совместного откачивания", а реакционная среда содержала 50#
"'.. глицерина. При повышении концентрации эфира до 5% скорость фото­
восстановления метилвиологена постепенно падает, тогда как ско­
рость реакции Хклла остается практически постоянной. Предвари­
тельное нагревание хлоропластов до 40-42^С сильно подавляет фо­
товосстановленйе метилвиологена,"но активирует реакцию Хилла. .
"Полученные дшшые указывают на существование иной причшш подав- ления фотовосстановления метилвиологена, кроме инактивации ФС П,
- которая наблюдалась под влиянием диурона или после обработки
хлоропластов трис-буферсм.
Для дальнейшего исследования особенностей фотовосстановле­
ния метилвиологена хлоропластами мы исследовали этот процесс о
участием только фотосистемы I под влиянием сходных воздействий.
2. Сотовосстановленке метилвиологена хлоропластами
"с окзогекнши донорами электронов-':. • . ; .••"•
UH использовали диурон для ингибированияфотосиотемы I I , ' а /
цкстеин идаггиотритолЧДГС)'в.качестве доноров, электронов.;,
• Тритон X-IOO при любой концентраций.подавляет фотовосстанов- :
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ление метилвиологена в этих условиях, как и в системе без.доно'. • ров. .Предварительное нагревание также. ПРИВОДИТ кингибированш)
;
фотовосстановлендя МВхлоропластами в присутствии доноров. Уда-.
-''.••' ление кислорода методом совместного продувания газа или откачивания суспензии хлоропластовдсм. методы исследования) вызывает
сальное ингибированпе фотовосстановления метилвиологена с ДГТ.
;л Полученные данные позволяют предположить»-что наблвдаемая'
;•: инактивация фотовосстадовления метилвиологена хлоропластами в '.
••-. отсутствие экзогенных доноров электронов связана с изменением в
:•' пределах первой фотосистемы, и эта инактивация не связана с на• рушением сопряжения двух фотосистем. Изменение не связано с уда. лением переносчиков электронов в фотосистаче I , поскольку фото-"
• восстановление метилового красного.о ДГТ как донора* электрона,
v :
:' . (прикотором участвуют те же.переносчики влектронов)/ггеЪа^
>: 1972/ не подвергается "влиянию продувания, газа. Возможной "причи... ной подавления восстановления метилвиологена может быть:изменеv.^Bse-состояния мембран,' в которых расположена ЭТЦ.'.Для выяснения
:•••' этой возможности мы исследовали влияние некоторых защитных реа•'••'"• гентов на фотовосстановление метилвиологена хлоропластами.
•--•" 3 . Влияние стабилизируших 'мембрану реагентов на
— • ••' Дотовосстановление метилвкологена хлоропластами
;..•; •-.' Влияние глицерина.-Глицерин' значительно повышает скорость
:.. ;и глубинуфотовосстановления метилвиологена. Максимальный эффект
'•*•. ваблкдается при 50£ глицерина. Действие глицерина не связано с
;.. .его- вяияниек на транспорт электронов," поскольку добавление гли­
церина пойле совместного продувания' суспензию хлоропластов арго.: кем не увеличивало скорость и глубину реакции.
'•••,•
^Влияние бычьего сывороточного альбумина (БДА). Подобно гди- •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 8 -
церину, присутствие БСА в реакционной среде при совместном продуванил повышает скорость и глубину фотовосстановления метил­
виологена, причем БСА существенно не влияет на эту реакции.в
случае "раздельного продувания".
Защитный эффект глицерина и БСА, вероятно, связан с их
влиянием на состояние мембран хлоропластов. На это указывает
обратимое действие глицерина на некоторые фотореакцил хлороплас- тов, такие как фотоиндуцированное изменение рН ( л рН); миллисекундное послесвечение хлоропластов и действие глицерина на
реакцию Хилла с кремниймолибдатом, которая, по мнению некоторых
авторов /Гольдфельд а др., 1976/, чувствительна к изменению
конформации мембран хлоропластов.
. '
:
Из полученных данных видно, что реакция фотовосстановления
. метилвиологена чувствительна к изменению состояния мембран тилакоидов. В условиях напих опытов, при низких концентрациях трито- *
- на Х-100, эфира, нагревании, продувании газа и откачивании, ве. .'роятнее всего, происходит некоторое разрыхление мембран хлоро­
пластов. В результате этого повышается доступность восстановлен­
ного метилвиологена к переносчикам электронов на донорной части
ФС I , что приводит к повышению эффективности циклического транс. порта электронов через метилвиологея. В результате этого наблю­
дается кажущееся подавление фотовосстановления метилвиологена
хлоропластами под влиянием исследуемых нами воздействий.
Щзишческий транспорт электронов через метилвиологен, возмс'хшо, имеет место и у неповрежденных хлоропластов, где он также
матет онть причиной низкой эффективности фотовосстановления MB
со сравнения с другими фотохимическими реакциями.
Наиболее убедительное доказательство того, что циклический
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. транспорт электронов определяет эффективность фотовосстановле­
ния метилвиологена получено в опытах с применением комбинации
экзогенных доноров электрона (см. раздел'II', 2 ) .
Игах, результаты сравнительного исследования фотовосстановлеквя UB и хорошо изученной реакции хлоропластов - реакции Хилла согласуются с представлением:о том, что при функционировании
ЭТЦ происходит перенос электронов от: воды через две фотосистемы
до низкопотенциального акцептора электронов. Однако эффектив­
ность образования восстановительной силы в.форме восстановлен­
ного' иетилвиологена понижена из-за циклического транспорта
электронов через ыетилвиологсн, замыкающего перенос электронов
в первой фотосистеме.
Сильный восстановительный агент, образупдийся при функцио­
нирования ЭТЦ могет быть' использован во многих сопряженных про­
цессах. Для понимания механизма использования восстановительной
силы хлоропластов и для выяснения природы процесса фотовыделе-ния водорода хивымя организмами мы исследовали фотовыделение
водорода хлоропластами в присутствии бактериальной гидрогеназы
/ Агаоа «t a l . , 19S1» Beneaana et a l . , 1973 / •
• I I . ФОТОВШСЕЛЕШЕ ВОДОРОДА. ХЛОРОПЛАСТА^!
I . Фотовыделекие водорода без экзогенных доноров
'V •
электрона . •.'
Освещение хлоропластов гороха в присутствии экстракта гид­
рогеназы из Clofftridlta bntirlctm при создании анаэробных, ус­
ловий методом раздельного продувания приводит к выделению водо­
рода со скоростью до 15 мкл Н£ / МГ'ХЛ в час. Добавление метил­
виологена в эту систему значительно активирует реакцию. Хлорис­
тый аммоний - разобшггель фотофосфорилироваяия активирует фото­
выделение водорода хлоропластами. Подобно фотовосстановлению
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- ю -
Л;';-:.\.
':.V;
' ';.'. .'.v. '•'" :
;
метилэгологена/ система глисоза'+гл11:озоокСЕДОзане активирует
реакцвв» если кислород из реакционной среды.был предварительно .,\
удален..Как и восстановление метилвиологена, фотовыделение во­
дорода в отсутствие экзогенных доноров полностью подавляется
диуроном ( Ю - 5 Ц). Продувание аргона через суспензии хлоропластов и тритон Х-100 в концентрации, активирующей реакцию Хилла
(0,0072) подавляют реакцию.•"'
Таким образом, в отсутствие экзогенных доноров электронов
'
фотовыделениа водорода и фотовосстановление метилвиологена аналогичны во цногих отношениях. Это указывает на общность этапов
транспорта электронов в. этих реакциях;. возможно, что циклический.
транспорт электронов также определяет эффективность фотовыделе-/':
ния водорода. .. ,
2. Фотовцделение водорода хлоропластами в ПРИ,' сутствии экзогенных доноров электронов .
В качестве доноров электронов использовали дитиотритол •;. -;.
(ДТТ), цистеин, НАДФ«Н, аскорбат натрия. В присутствии этих "•••
соединений и диурона (10 М) фотовыделение водорода связано •
•только с функционированием ФС I . Мы исследовали влияние различ- '
ных факторов на этот процесс,, ' '.-'.'..'
' -....-.
Влияние метплвиологена.,Хлоропласта способны.выделять водо- :
род с экзогенными-донорами электронов в отсутствие метилвиологе­
на с низкой скоростью. Добавление метилвиологена повышает сте­
пень сопрлгениягидрогеназы с хлоропластами и тем самым.активирует выделение'водорода. Максимальная.скорость реакции наблюла- .•'.'
ется при 5*10 . U !ЛВ, а дальнейшее увеличение его концентрации
приводит к подавлению реакции. Наблюдаемое подавление реакции
не связано с изменение* скорости восстановления метилвиологена,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.
-
п
'
-
-
'
•
'
-
.
'
•
'
-
'
.
.
'
.
•
•
'
•
•
поскольку скорость последнего процесса остается постоянной.при
•' этих концентрациях.метклвиологена." При -использовании фрагментов
хлоропластов,полученных по методу Шутиловой и др./1975/J наблвдается высокая скорость фотовыделения водорода, добавление метилвиологена приводит только к подавлению реакции.
'"•;
- - Влияние интенсивности света. Реакция фотовыделения водоро-да с днтиотритолса.и цистеином насыщается при интенсивности
света, составляющей примерно 50* от интенсивности света, насыщашей реакцию.Хилла с феррицианидом калия, проводимой в таких
хе условиях.
Влияние рН среды. Скорость реакции фотовыделения водорода.
хлоропластами с дитиотритолом максимальна при рН около 7. Фотовосстановление иетилвиологена с эти* же донором максимально при •
рН 8,5. По-видкло:лу, низкая скорость фотовыделения водорода в
щелочной области рН связана с инактивацией гидрогеназы;
' Влияние'разобщителей фотоФэсфорнтаюваикя: ©отовыделекие
водорода также, как и фотовосстановленяе метилвиологена с дзтиотритолом и цистеином, активируется при добавлении Ш^СХ или
метиламина. Скорости обеих реакций в % от контрольного опыта .
без разобщителей приведены ниае. '
. ' • .
•оо^^пт^.»^
Выделение,Е,
Восстановление ИЗ
Разобщители
&
. ДТ цастеин
ДГТ ' цистекн
НН4С1 (S'lO-^U) '
262
253350
309
2
Иетила-дин (I,2-I0- J)
269
233
330
280
Влияние ПРИРОДЫ доноров электронов. Uu сравнивали фотовыде­
ление водорода в присутствии следующих доноров электронов: датиотритол (ДГТ), цистеия, НШ'Н и аскорбат натрия +-ДХЙ© (или
я.^.Н.н* - теграглетил-п-феяилендиашя (ИОД)).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-12 Длительное фотовыделенне водорода нааладается с дитиотри—
толом и цистеином. С НАДФ-11 реакция длится только 3-4-минуты, .
что, 'по-видимому, связано с ^ункционхрованяем рхдоропластах
ферредоксин - НАДФ-редактазы, которая восстанавд1фает образую­
щийся на свету НАДФ+. Это предположение подтверждается ингибирс—
ванием выделения водорода к восстановления метилзиологена хлоро—
пластами с ДГГ и цистеином при добавлении КАДЬ*-.. 15£гаЗирсваш'.е
реакции при добавлении НАДФТ наблюдалось ранее в работе Рао и
других /Raa,Roea,H*ll, I976/. Оотообразование водорода нагибает­
ся при очень высоких концентрациях ДГГ и цистеика (5^10 ш z
I0""1 'Л, соответственно). Различие мегду-этими донорами, по-ви­
димому, связано, с более низкой проницаемостью цистеина в хлоро­
пласта по сравнешш с ДТТ. Ниже представлены скорости выделения
водорода, фотовосстановления метклвиологена и поглощения кисло­
рода (подробнее си. раздел I I I ) в присутствии тех ze доноров
электронов fe мкмолях/мг.хл«чао).
Лонопн
•* v
Выделение Зосстанов- Поглощение
водорода--лениа U3 - кислорода.
дат <5.ю~2ц)
1
Цистенн (5'JO" Ы) .
Аскорбат натрия (10~Чо*-
(io-^j)
Аскорбат натрия (I0~^i)+
•ДШ» (10-^1)
•ШФД
П.7
8.2
.
24
• '. •
168
:
112
17,5
2,6
0,2
92
1.7
0,12
118
•Из данных видно, что скорость фотовцдсления водорода хлоро-4
пластами с различными.донорами электронов близка к скорости фотозосстановления аетидвиологека, во значительно низе скорости
поглощения к;:слорода. '
Зозмс^пая причина этого явления заклтается в циклическом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•v"V ; .v- - ' ! ' - , -
-v"''••'.':'.:•''
;-
1 3
'-^.••'".'•',.-
л
• -.'.';• • • •
•
- .'
транспорте электрона, замыкающем первую фотосистему (см. раэ':•.'. д е л .
I).''..''
;•'.'•.".''.'
,-•'•'•-'•v"v. • . ' - • ' • . • : ' ' • '
''".
.'•• С предложением о влиянии циклического транспорта электро­
нов на выделение, водорода хлоропластами согласуется также подав' ление фотовыделекия водорода' при продувшша'инертного'газа через
•Л; суспензию хлоропластов или при действии- детергента тритона
лХ-100-факторов, ^гоменяхщихсостояниемалЬран хлорошгастов и
./повышающихдоступность восстановленного метидвиологена к пере- .
/'носчикам, функционирующий на донорной части:фотосистемы I . Кроме
'V того,, при использовании обратимо, окисляющегося донора злектро- .
К нов, такого как аскорбат.'натрия,- по мнению некоторых,авторов
./Wbatley, G r a n t / , , 1964/, обратная реакция между окисленный до-'.'
• ; ..'нором и восстановленным мётилвиологенои также может.быть причи-.' ной снижения эффективности его восстановления. 5га обратная ре­
акция может 'приводить, к снижению скорости Фотовыделения водорода
с. аскорбатом натрия в.наших опытах. • . ;.
'
Доя дальнейшего выяснения особенностей реакции фотовыделе­
ния водорода хлоропластами да исследовали этот процесс в присут­
ствии комбинации доноров электронов.
.Влияние комбгкатт ДОНОРОВ электронов. Мы наблюдали, что
при совместном.присутствии в реакционной:среде аскорбата натрия
и ДП! фотовыделение водорода хлоропластами происходит со скоро.-•/стью,на два порядка вревьшшщей скорость реакции, полученной
при' использовании каждого донора электрона отдельно. Это явление
' нельзя объяснить только повышением активности гидрогеназы при
••"." добавлении дигиотритола / Eo«tosn et «1. •, 1977/, поскольку фото- выделение Но хлоропластами с использованием ДГТ в качестве доно. ра также мало эффективно, хотя последний служит хорошим донором
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в восстановлении метилового красного. Кроме .того, в присутствии :.'.'
аскорбата' натрия и ДГТ сильно; активируется и фотовосстановление метилвиологена хлорошгастамя —, реакция, при которой гндрогеназа.-.
не используется; -.••.
\- ; "•' .'"••-• :[\\ •••- .;-:. :_• :W;-' ' Высокую скорость фотовыделекия водорода и восстановления
метилвиологена также нельзя объяснить повышением эффективности дошфования электронов в присутствии" комбинации доноров по,срав­
нению с отдельным донором. Это доказывается тем, что фотовосста­
новление хлоропластами метилового красного, который в отличие
от метилвиологена восстанавливается необратимо, идет с высокой
скоростью и не зависит от того, применялись ли'аскорбат натрия ;
. и ДГТ отдельно или в комбинации, данные пофотовыделению водо^.:-;
рода, • фотовосстановленив метилвиологена и фотовосстановлению '•'• "•'•;•
метилового красного хлоропластами (в мкмоль/мг.хл.час) приведе­
ны взгке,
Доноры
Выделение
ВосстановВосстанов­
2
л ю " " М)
водорода
ление MB " ление МК
.ДГГ
3.2 .', .
9,2 .
262
Аскорбат натрия
0,2
0
268
- Аскорбат натрия + ДГТ
381
84
270
Использование комбинации доноров - аскорбат натрия + НАДФН
и аскорбат натрия + цистеин не приводило к активации фотовыделения водорода.
Наиболее вероятно, что при совместном присутствии ДГТ и
аскорбата патрия происходит подавление циклического транспорта
электронов, осуществляемого через НВ (или эндогенный акцептор).
ПЬ-видЕмоиу, это происходит благодаря тому, что аскорбат натрия
восстанавливает все переносчика влектронов, расположенные мезду
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•ч,\-''ТСД"н.<Л-П,"''а'гДГГ:'веобходЕм'-]цля' поддержания аокорбата натрия
. в восстановленной состоянии. Сами ДГТ и цистеин не способны
V полностью подавить циклический транспорт электронов из-за плохой
проницаемости в мембраны.хлоропластов. Цистеин в комбинации о :
аскорбатом натрия не заменяет ДГТ, по-видимому, по той причине,
что он не способен конкурировать с восстановленным метилвиологеном за восстановление аскорбата.
.. ; . Такш образом, несмотря на необратимость процесса образова'.•:•' ния водорода из-тза трудности в сопряжении гндрогеназы с ЭТЦ
•циклический транспорт электронов от медиаторов (MB, $Д и др.)
'•': на донорную часть фотосистемы I все же является причиной сннже.'.';. ши;"эффектвзгости'фотЬвыдёле^йя водорода хлоропластами.
•;:;;•
л-:: Ш ; '^ОШГОДЕНИЕ ШПтРОЛА 2Ж)Т0М&1ЛШа ^ :^^^^^^/
-:-:\-Как известно, кислород является акцептором электронов о»
' электронтранспортной цепи.: Он может быть регулятором работы са—
\\.'..'.„'мой цепи или участвовать в снабжении энергией реакции фиксация
С0 2 , вклпчаясь: вi "процесс:псевдоциклического Ф5 /НеЪвг , 1972/.
. : Однако в, процессе поглощения кислорода многое остается невыяс; . нённкм. Так, например, о местах вклочения киодорода в ЭТЦ су.:'• -цествувт:разные:точки зрения.' .
- ' V; •;
/\':';'г.\;:-;'9;Че^и''далы1еятегЬ-'В11Я№еная"Мехаа1Вма реакции поглощения
,.- • кислорода мы {исследовали этот, процесо вод влиянием, различных
воздействий (нагревание;"действие детергента, органических
:
. растворителей}и разобщителей ФФ). Под влиянием этих факторов
можно ожидать иные-особенности поглощения кислорода по сравнению
,
с фотовосотановлением метилвиологена я фотоввделением водорода,
., поскольку кислород является.необратимым акцептором электрона."
:
-' : .;,.| й ° л ^. в в^в^намв;.цредарати хлоропластов "гороха на свету
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поглощают кислород как в.отсутствие экзогенных доноров (эндо­
генное поглощение 0g) t так и в присутствии доноров (экзогенное '• :
поглощение 0 2 ) . '.'"
- I . Влияние различных Факторов на эндогенное
:• :' г. поглощение кислорода
••...'*.
. Азид натрия"- активирует поглощение 0 2 . Это связано'"о нн—':••..•;•';.;
гябированием каталазы, присутствующей в навях объектах, b.чем. f
свидетельствует подавление процесса разлохенка Н 2 0 2 , исследован- ':
; ного vлшинесцентным методой. Однако < при концентрациях азида'
натрия выше 10""° М скорость поглощения кислорода резко повышает- v
ся. Это явле'ние связано сУповышением. скорости транспорта элек-'О- .
тронов по ЭТИ, поскольку скорость реакции Хилла о феррицианидом
калия при этих концентрациях азида'такие сильно возрастает; v
, Зависимость поглощения 0 2 от интенсивности света.- Реакция
'
насыщается при 5*10
эрг/см^.сек. Такой se порог насыщения на- •"•"".-'•••'
блвдается и для реакции Хилла с феррицианидом "кадия; Этот факт . •
приводит к мысли о том,: •что реакция Хилла и фотопоглощение 0 2
хлоропдастамн лимитируются.некоторым общим этапом.
Влияние предварительного нагревания.. При повышении темпера­
туры нагревания хлороплаотов скорость.фотопоглощения 0 2 повыаается и достигает максимума около 40-42°С.' Дальнейшее повыаение : .
температуры приводит к сильному подавлении реакции* Для реалцяи ;"_'
Хилла о-феррицианидом калия наблвдается примерно такая.*е"зави­
симость скорости реакции от температуры нагревания, у
Влияние органических растворителей. Метиловый ,спиртв коли- ;
честве 10? (к объему суспензии хдоропдастов) увеличивает ско­
рость эндогенного поглощения кислорода на 10-135. При более высо­
ких концентрациях наблюдается подавление реакции. Дшетплсуль-.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 17 фоксид (ДОС) максимально активирует поглощение кислорода на
20-25' при концентрации 30-40£. Дальнейшее увеличение концен­
трации SiC приводит к подавлению реакция. Диэтиловый эфир в
количестве 1-22 активирует эндогенное поглощение 0 2 в 1,5 раза.
Дальнейшее повышение концентрации эфира приводит, к ингибировая^тр реакции. Фотоооразование перекиси водорода - продукта про­
цесса поглощения кислорода также максимально активируется 1,5
раза при 22 эфира, а при более высокой его концентрации ингибируется. Однако следует отметить, что как и для реакции Хвлла
/Брин, Красновский, 1968/ фотопоглощение 0 2 , активированное
или ингибЕрованное эфиром, восстанавливается до контрольного
уровня после удаления растворителя. Результаты этих опытов при­
ведены ниже (в мкмолях 0 2 / мг.хл.час).
Вариант опытов
Хлотзошгаяты
42 эфира
22 эфира
Контроль
9,6
9,9
Введение эфира
4,1
15,3
После удаления эфира
9,2
9,3
Мы также исследовали влияние органических растворителей:
метилового спирта, Д1С, диэтплового эфира на фотовыделение кис­
лорода при реакции Хвлла с феррицианидом калия и наблвдали
аналогичнув зависимость скорости этой реакции от концентрации
растворителей.
Влияние детергента. Тритон X-I00 при 0,0072 максимально
повышает скорость поглощения кислорода, а при более высоких
концентрациях реакция подавляется. Важно отметить, что фотовыделение 0 2 при реакции Хилла имеет текут» же зависимость от кон­
центрации тритона.
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
'"'•.'.
'•"
-
1 8
-
раэобпрггела_Ф$ такие, как карбоксицианадчд-хлорфетшгидразон (КХФ), хлористый аммоний, метиламин сильно активируют и
поглощение кислорода, и реакцию Хилла.
Из полученных данных видно, что исследуемые нами факторы "
оказывают аналогичное действие на эндогенное поглощение кислоJ рода и реакцию Хилла. Сходное подавление поглощения кислорода •
и выделения кислорода при реакции Хилла при высоких концентра­
циях детергента и растворителей и нагревание при температуре
выше 42гС приводит к предположению, что SC I I участвует в фото­
поглощении кислорода. Аналогичная активация этих реакций при
низких концентрациях детергента, растворителей и при низких .
температурах нагревания указывает на существование общего лими­
тирующего этапа в поглощении Оо и реакции Хилла.
•
Вое это подтверждает, что кислород действует как акцептор
реакции Хилла и, по-видимому, может восстанавливаться .в'разных
точках ЭТЦ.
Для выяснения вопроса .о месте включения кислорода в ЭТЦ мы
исследовали фотопоглощение кислорода в присутствии ингибитора
да I I - диурона и доноров электронов, то есть в условиях, когда
реакция происходит только при участии 5G I (принимаем для этого
название - "экзогенное поглощение кислорода").
2. Влияние различных факторов на экзогенное •' .
. " " • . поглощение кислорода хлорошгастагга
'••'.•
Экзогенное поглощение кислорода наблюдали в присутствии
добавленного донора электронов аскорбата натрия (10~^ М) + ДХФШ .
. ( И Г 5 М) и диурона (ИГ 6 М).
ТРИТОН X-IOO в количестве (6,00755) максимально активирует
экзогенное поглощение, также как и эндогенное поглощение кисло-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рода. Однако при'--высоких концентрациях детергента.(до 0,12)
скорость экзогенного поглощения 0£ все еще превыаает скорость
этой:реакции у контрольных,.не обработанных детергентом, хлоропластов..>.
••"•:' Диэтиловый эфир (2%) максимально активирует экзогенное по­
глощение кислорода (как и эндогенное поглощение кислорода).,При
высоких концентрациях эфира экзогенное поглощение кислорода
также более стабильно по сравнению с эндогенным поглощением.
Точное совпадение максимумов активации эндогенного и экзогенно­
го поглощения кислорода позволяет сделать заключение, что в
эндогенном:поглощении кислородаучаствует и ФС I . Иными словами
в отсутствие'экзогенных добавок поглощение 0« хлоропластами;
происходит в результате передачи электронов от восстановленных
акцепторов ФС I на кислород. Высокая стабильность "экзогенного
поглощения кислорода по сравнению с эндогенным, поглощением кис­
лорода также свидетельствует об участии ФС I I в последнем про^
цессе, как,указано выше. •
Итак, тюлученные результаты показываютi что восстановитель­
ная сила,, образованная при функционировании всей ЭЩ в отсутст'
-
.
-
-
'
.
•
'
•
*
•
:
'
•
•
•
•
•
•
•
-
,
.
'
•
,
.
-
.
•
••
. . .
-, вне физиологических акцепторов (НАДО ) расходуется на восстанов. ление кислорода, как:и на образование водорода в анаэробных
•условиях (сказано выше).Однако скорость поглощения кислорода
•" гораздо выше скорости выделения водорода, и эти процессы подвер- гаюгся различному влиянии при действии детергента, растворителей, нагревания.. Следует выяснить эти особенности-поглощения 0 9 .
С; этой;целью мы исследовали црироду.'активации реакции под влия­
нием различных воздействий.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- . • • . . / . . • • >
-
2 0
-
:
3 . Природа активации поглощения кислорода '•'
, хлоропластами
Существует мнение, что• активация транспорта алектронов при
реакции Хидла после нагревания /Knaet, W a l k e r , 1 9 6 9 / и под::
влиянием тритона Х-100 /Jagendorf, Жтгоп , 1 9 5 9 / обусловлена
разобщением <СФ. Наблюдаемую вами- активацию поглощения кислорода
мохно объяснить такимхе механизмом.
Для выяснение.- этой возмохностн мы исследовали влияние три- '
тона Х-100, диэтидового эфира и нагревания на мидлисекундное ",
свечение, которое, по мнению многих авторов /Kajne, 196?» Croft,
1971/ тесно связано о энергиэацией мембран тилакоидOD, необходи­
мой для фотофосфорилирования. Полученные данные показывают, что
1 . тритон Х-100, диэтиловый эфир при концентрациях, активирующих
поглощение 0 2 , сильно подавляют послесвечение, действуя подобно
. разобщителям /Majne , 1967/. Кроме того, у разобщенных, хлоре—
пластов детергент и афир не активируют поглощение 0 2 как в от­
сутствие, так я в присутствии доноров алектронов. Все указанные
факты позволяют предщододить, что детергент и растворители наруиают нормальное состояние мембран хлоропластов и одним из след­
ствий этого нарушения является разобщение ФФ, что приводит к ак: тивация поглощения 0о. Нарушение состояния мембран при низких
. концентрациях детергента, растворителя приводит только к повыае, нию прямого потока электронов на кислород.
При восстановлении метилвиологена иди фотовыделении водоро­
да под влиянием вышеуказанных факторов, по-видимому, такие про­
исходит разобщение ФФ. Однако активирующий эффект при этом (в
результате разобщения ФФ) перекрывается обратным ингибируыщим
эффектом (в результате повыщения циклического транспорта элек-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-21ЗАКШШШЕ
На основании полученных нами данных по фотовосстановлению
метилвиологена, фотовыделению водорода и фотопоглощению кислоро­
да хлороаластами маяно предполагать следующую гипотетическую
схему протекания этих реакций и их связи о функционированием
электронтранспортной цепи (см. схему на стр.26).
На участие фотосистемы II в исследованных реакциях указыва­
ет их подавление под влиянием факторов, ингибирукщих систему
окисления воды (действие диурона, обработка трис-<5уфером). На .
участие фотосистемы II в фотопоглощении кислорода также указы­
вает его ингибирование под влиянием высоких концентраций детер­
гента, растворителей и нагревания, которое соответствует ингиби, роваюш фотовыделения кислорода при реакции Хилла под влиянием
тех же воздействий.
Однако при ингибировании фотосистемы II фотовосстановление
метилвиологена и другие исследованные реакции можно наблюдать
в присутствии соединений, донирупцих электроны на фотосистему I .
(НАДО-Н, цистеин, дитиотритол (ДГТ) и аскорбат натрия и др.).,
Участие фотосистемы I в .исследу&чых фотореакциях хлоропластов
доказывается такте аналогичным действием многих факторов (раст­
ворителей и детергента) на эти реакции как в отсутствие, так и
в присутствии экзогенных доноров электронов.
Восстановленный первичный акцептор реакционного центра фо­
тосистемы I - (X), по-видимому, непосредственно участвует в
восстановлении метилвиологена, выделении водорода в поглощении
кислорода. Кроме первичного акцептора (X), восстановленные вто­
ричные эндогенные акцепторы (например, ферредокоин) в восстанови­
тельной ветви фотосистелы I могут принимать участие п реакциях
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
••'•
-.
' ' '.
;
: •••"':'- '22:'-,*•';•.••''.
\--^}^yyt^V-^^-!'i:X'^^}
выделения водорода и;поглощения кислорода.
,;;
В своп очередь,,восстановленные акцепторы (X;-.ФД, MB)'ису- \"•'•>'
гут донировать электроны на переносчики (ПХ, цет^ f . ; , ; ' Щ , П700),
расположенные между фотосистемами, давая начало циклическому
. ' .
транспорту электрона, замыкающему первую фотосистему. При фото- .
•. восстановлении метилвиологена циклический транспорт электронов , •.",','
определяет эффективность этой реакции. Предполагается, что' на-'--v.:;
рушение мембраны хлоропластов (при продувании г а з а , вакуумиро-
;
вании, действии детергентаj растворителей) повышает доступность '
метилвиологена (или эндогенных акцепторов'фотосистемыI)к п л а с - . •*''••;
тохинону, цитохрому - i .,' шсаотоцианину и П700 и тем самым повы-<
,
вает хдаслическёй транспорт электронов,.что, в свою очередьjпри--
'
водит к дальнейшему, сквхевзш эффективности фотовосстановлекйя.'у.".
'-. метилвиологена.
•• •;г-л- '•'•'•.}-"::.-\-'^.:';<\
"
^:\:'::''-:L"'-.'::':--/::;"^';">'.'•'•'•'•
При фотовыделении водорода и з - з а необходимости сопряжения
''.
алектронтранспортной цепи о бактериальной гидрогеназой (что вы-
-
:
. зывает дополнительные трудности в 'переносе электрона от ЭТЦ) ...
циклический, транспортоэлектронов является причиной низкой с к о - }
ростл реакции, как и при фотовосставовлении метвлвиодогена, так .
как акцептированные ендогенными соединениями или метилвкологе—/;-'•_"''
ном электроны могут быть вновь" возвращены.к донорной части фото- ;
системы I . Г''^.; \:-. •• ^.\' : Г;"о : Й^^^
..-''.'^ -.'A v -•i
В присутствии комбинаций" доноров (асжорбат. н а ^ а я + ДТТ) ' ^• циклический поток электронов оказывается подавленным, и. это при­
водит к, значительному, уведиченив выхода;фотовосстаяовленвя ие—
тилвиологева и фотовыделения, водорода.;
^
,";. ; , ;
.г
"'••';:
В отличие от этих реакций,.циклический транспорт электро-нов, пс—видимому, не влияет на скорость л эффективность реакции
j
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
:•' фотопоглощения кислорода,: так как последний сильно акцептирует
• электроны от: электронтранспортной цепи; (от • X, ФД и. др.),образуя
..при этом необратимые продукты восстановления кислорода ( I L ^ ,
;';
в заключение следует отметить, что многие особенности фото:
• химических реакций, наблюдаемых' нами у хлоропластов,могут иметь
.место и в живых организмах; Так, Щ)и недостатке физиологическо­
го акцептора электронов - СО2' восстановленные промежуточные пе,;
реносчики, образовавшиеся при функционировании электронтранс—
портной uenni могут быть-окислены:кислородом или быть использо: ваны в циклическом транспорте электронов, замыкапцем фотосисте-/
> му 1;: По-видимому, из-за, слабого сопряжения электронтранспорт- ;
"ной цепи о гидрогеназой фотовыделение водорода наблвдается
'.. только при"аназробиозе, и дане в' этих условиях реакция происхо- •
>;"дит с низкой скбростью^'Д." ; • ' ' : ;' ; : ' ' ''''•'"•.'"'• : ''.>'-•"'
'•'-.•
: ;:
;V J/' Taja5M образом,' в нашем •исследовании выяснены условия опти.мальнрго, использования активных восстановленных продуктов; об- / _
•разуемых врезультате работы электронтранспортной цепи хлоро- '_'.'
:••';
П Л а С Т О В . ' . ; - • '
:'-.'^;.~ _/-'•:."-'.'..._••'••';•
'.
:
" I
'".''••.'."'•••-
•'•''.'"••'•';''•.•..'.'.••.
"^:^C:^•-v^^'Т;:'.:':" /'^ : '; : ^ : -v1^;^\:в : ы'в-'о;д ы^'^Г';.-';:V ••'-•'..• ;'.":•'.'•.' .•
• . . I . Исследована взаимосвязь окйслительнонвосстановительных .
'J процессов, идущих в'хлоропласта* под действием света, - фотовос::'•. становления метилвиологена, фотообразования водорода (в присут—
.ствии бактериальной гидрогеназы) и фотопоглощения кислорода под
/•,',• влиянием различных факторов.
.;:•.-. 2; Для фотовосстановления метилвиологена, потенциал которо­
го близок потенциалу водородного электрода (а также для фотовы­
деления водорода и фотопоглощения кислорода), необходимо функцио-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 24 нирование двух фотосистем, В отличие от реакции Хилла с необра­
тимо восстанавливавшимися акцепторами электрона фотовосстановление метилвиологена стабилизируется в присутствии зоцищаших
структуру хлоропластов реагентов и подавляется под действием на­
рушающих структуру факторов. Предполагается, что циклический
транспорт электронов, замыкающих первую фотосистему, определяет
эффективность фотовосстановления метилвиологена. Нарувавдие
структуру мембран хлоропластов реагенты, повышая циклический
транспорт электронов, подавляют реакцию.
3 . Найдена комбинация доноров электрона (дитвотритол + а с корбат натрия), при использовании которой фотовосстановление ме­
тилвиологена происходит с высокой скорость», сравнимой со ско'; ростыэ реакции Хилла с необратимо воостанавливапцимися акцепто­
рами электрона. Подавление циклического транспорта электронов
в присутствии этой комбинации доноров электрона приводит к увели­
чению эффективности фотовосстановления метилвиологена.
4.. В анаэробных условиях алектронтранспортная цепь вступает
в сопряжение с добавленной бактериальной гидрогеназой посредст- '
вом эндогенных переносчиков электрона (ферредоксин и др.)..Добав­
ление метилвиологена как медиатора переноса'электронов; приводит.
к повышению эффективности фотовнделенвя водорода. Реакция фотовыделения водорода подавляется под влияниемj нарушающих структуру.••.;•
хлоропластов факторов, но активируется в присутствии.комбинациям \ .
доноров электрона;,Предполагается, что иэ-«атрудности в ; сопря-. •
хении ; электронтранспортной ц е ш ; с гидрогеназой циклический
транспорт электронов лимитирует фотовыделение водорода. •ч-.
5. В аэробных условиях кислород является конечным акцепто­
ром электронов от электронтранспортной цепи, что доказывается.,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
' ' • • ' - '
2 5
-
'
•
•
•
'
аналогичным действием различных факторов (азида натрия, детер­
гента, растворителей и нагревания) на фотопоглощение кислорода
и выделение кислорода при реакции Хилла. Местом включения кис­
лорода в цепь переноса электрона является восстановительная
ветвь фотосистемы I , на что указывает аналогичное действие р а з ­
личных факторов на фотопоглощение кислорода как в отсутствие,.
так и в присутствии доноров электрона для фотосистемы I .
6. В отличие от фотовосстановления метилвиологена и выделе­
ния водорода, фотопоглощение кислорода активируется при низких
концентрациях, детергента и растворителей.. Миллисекундное после­
свечение хлоропластов, тесно связанное с энергизалией мембран,'
подавляется под влиянием этих реагентов. У разобщенных хлоро­
пластов детергент я растворители существенно не влияют на фото­
поглощение кислорода. Предполагается, что активация фотопоглоще­
ния кислорода обусловлена разобщающим действием детергента и
растворителей.';;
,.'••'• 7. Различие В; эффективности обратимого'фотовосстановления
• метилвиолог.ена и выделения водорода по сравнению с необратимым
фотовосстановлением кислорода связано с осуществлением: обратных
реакций, замыкающих восстановительную ветвь цепи переноса элек­
трона. Исследование.взаимосвязи различных окислительно-восстано­
вительных процессов;' идущих в хлоропластах под влиянием света, •
позволяет наметить путь оптимизации этих процесоов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гипотетическая схема транспорта-.электронов при фотовосстановлении
метилвиологена, фотоввделении водорода и фотопоглощении кислорода '
•.':;•/ ',.' ••
хлоропластами '.;.'-.;• :Лу *',. .••'•.'•".
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список опубликованных работ на тему диссертации
1. Чан Ван HJIJ В.В.Никандров, Г.П.Брия, А.А'.Красновский.
Взаимосвязь фотовыделения и фотопоглощения кислорода хлоро. пластами: активация и.инактивация.Биохимия, т . 42, вып. 7,
1298-1306,1977.
2. Чан ВанНи, В.В.Никандров, А.А.Красновский. Мидлисекундное
послесвечение хлоропластов:; активация и подавление.. Биофизи­
ка, т ; 2 2 , вып. 6, 1056-1062, 1977.
3 . В.В.Никандров, Чан Вая Ни/ Г.П.Брин, А.А.Красновский;
Исследование условий фотовосстановленкя метилвиологена хлоропластами. Молекулярная биология, т . 1 2 , вып.6, .1278-1286, 1978.
4 . А.А.Красновский, Чан Ван Ни, В.В.Никандров, Г.П.Брин. Иссле­
дование условий эффективного фотовыделения водорода хлоропластами в присутствии бактериальной гидрогеназы. Молекуляр­
ная биология, т . 13, вып. 12, 1979.
• ' . . ' • ; . : . ' Принятые сокращения
БСА •- бычий сывороточный альбумин;.ГДг — гидрогеназа; ДЛС - диметилсулъфоксид; ДТТ -<дитиотритол; ДХФ1© - дихлорфенолиндофенол; '
КХФ - карбоксицианид-м--хлорфенилгидразон; MB - метилвиологен;
П700 - хлорофилл реакционного центра фотосистемы I ; ПХ - пласто: хинон; ПЦ - пластоцианин; ФД - ферредоксин; ФС I - фотосистема I ;
ФС I I - фотосистема I I ; ФФ - фотофосфорилирование; X - неидентифицированный первичный акцептор фотосистемы I ;
Q - неидентифицированный первичный акцептор фотосистемы I I .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3AK.l287.THP.iOO.BU Ы1ИНКС.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
835 Кб
Теги
927
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа