Исследование электронного и протонного тарнспорта в фотосинтетических системах оксигенного типа с помощью спиновых меток, страница 4

В данном приложении описаныисследования фотосинтетического электронного и протонного транспорта вклетках "длинноклеточного" мутанта Ftn2 цианобактерии Synechococcus sp.PCC 7942. Приведены результаты измерений фотосинтетическоготрансмембранного градиента pH и кинетики электронного транспорта в клеткахцианобактерий. По полученным результатам высказано предположение, чтоотток электронов от ФС 1 у Ftn2 не контролируется непосредственнокислородом (как это имеет место у Synechocystis 6803), а каким-либо другимакцептором (или регулятором), истощающимся в анаэробных условиях.ВЫВОДЫ1.Показано, что в тилакоидных мембранах интактных цианобактерийSynechocystis sp.

PCC 6803, выращенных в автотрофных условиях, дыхание ифотосинтетический транспорт электронов контролируется протоннымпотенциалом. Замедление скоростей дыхания (в темноте) и переносаэлектронов на участке между двумя фотосистемами (в условиях освещения)обусловлено,восновном,концентрационной19составляющей(∆рН)протонногопотенциала.Коэффициентыдыхательного(kR)ифотосинтетического (kP) контроля равны kR = 2,0 и kP = 2,8.2.Показано, что скорость оттока электронов от ФС 1 являетсясущественным фактором регуляции электронного транспорта в клеткахцианобактерий.

В анаэробных условиях отток электронов от ФС1 являетсялимитирующим звеном в работе фотосинтетической цепи переносаэлектронов.3.Измерены вклады дыхательной и фотосинтетической цепей переносаэлектронов в процессы электронного транспорта в тилакоидной мембранеSynechocystis sp. PCC 6803.• Поток электронов на кислород через терминальные оксидазы (темновоедыхание) не превосходит 10% от общей потока электронов к Р700+ в условияхосвещения. Неспецифическое (цианид-резистентное) поглощение кислородасоставляет не более 15% от общей скорости дыхания в темноте.

Сукцинатдегидрогеназа является основным донором электронов (до 80%),поступающих в пластохиноновый пул со стороны дыхательной цепи.• В условиях освещения непрерывным светом клеток дикого вида вкладциклического транспорта электронов в поток электронов к Р700+ достигает~30-60% от полного потока электронов, включающего приток электронов кР700+ от ФС 2.4.Установлена взаимосвязь между физико-химическими свойствами рядарН-чувствительныхнитроксильных радикалов (спиновых меток)имидазолинового и имидазолидинового ряда и характером ихвзаимодействия с хлоропластами. Показано, что спиновые метки ANT-1,ANT-3, ANT-4, ANT-5 и ATI могут быть использованы в качестве зондов дляколичественных измерений внутритилакоидного pH в хлоропластах.5.Определены «кинетические» параметры фотосинтетических процессов влистьях растений, измеряемые методом ЭПР и медленной индукциифлуоресценции, чувствительные к условиям произрастания растений,включая неблагоприятные антропогенные факторы внешней среды.6.Показано, что беталаиновый пигмент амарантин взаимодействует схлоропластами, восстанавливаясь за счет взаимодействия с ФС 2.

Вхлоропластах амаранта амарантин является донором электрона для ФС 1.При этом амарантин практически не влияет на светозависимое образованиетрансмембранной разности pH.20БлагодарностиВ заключение я хотел бы выразить глубокую благодарность своемунаучному руководителю, Александру Николаевичу Тихонову, за удивительнуюделикатность, терпение, постоянную заботу и внимание, за радость совместнойработы с ним все эти одиннадцать лет. Я признателен всем, с кем мне довелосьсотрудничать, всем, кто в той или иной форме оказывал мне помощь иподдержку, за обсуждения, советы, идеи, разнообразные хлопоты и просто зачеловеческое участие.

Я благодарен за все своим верным друзьям и маме, безкоторых и этот труд сегодня был бы немыслим.Основные результаты диссертации представлены в следующихпубликациях.1.2.3.4.5.Караваев В.А., Солнцев М.К., Полякова И.Б., Птушенко В.В., ТрубицинБ.В., Юрина Т.П., Юрина Е.В., Тихонов А.Н. (2001) «Изменениямедленной индукции флуоресценции листьев клена вблизи транспортныхмагистралей». // Биофизика, т.46, стр.381-382.Птушенко В.В., Гинс М.С., Гинс В.К., Тихонов А.Н.

(2002)«Взаимодействиеамарантинасэлектронтранспортнойцепьюхлоропластов». // Физиология растений, т.49, стр.656-662.Trubitsin B.V., Ptushenko V.V., Koksharova O.A., Mamedov M.D.,Vitukhnovskaya L.A., Grigor’ev I.A., Semenov A.Yu., Tikhonov A.N. (2005)«EPR study of electron transport in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803.

Oxygen-dependent interrelations between photosynthetic and respiratoryelectron transport chains». // Biochim. Biophys. Acta, v. 1708, pp.238–249.Солнцев М.К., Караваев В.А., Кузнецов А.М., Птушенко В.В., ТрубицинБ.В., Францев В.В., Тихонов А.Н. (2001) «Изменения биофизическихпоказателей листьев в зависимости от удаленности растений оттранспортных магистралей». // Тезисы докладов “3-й Всероссийскойнаучной конференции “Физические проблемы экологии (Физическаяэкология)”, Москва, 22-24 мая 2001 г., с.180.Птушенко В.В.

(2001) «Взаимодействие амарантина с электронтранспортной цепью хлоропластов». // Международная конференциястудентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2001".Секция "Физика". Сборник тезисов. Москва, физический ф-т МГУ.21Птушенко В.В., Гинс М.С., Тихонов А.Н. (2001) «Участие амарантина вокислительно-восстановительныхреакцияхвизолированныххлоропластах». // Труды IV Международного симпозиума “Новые инетрадиционные растения и перспективы их использования”, Из-во РУДН,Москва–Пущино, 20–24 июня 2001 г., стр.96-98.7.Solntsev M.K., Karavaev V.A., Kuznetsov A.M., Ptushenko V.V., TrubitsinB.V., Frantsev V.V., Tikhonov A.N. (2001) «Biophysical characteristics of treeleaves near the urban highways».

// Abstracts, International conference“Ecological physiology of plants: problems and possible solutions in the XXIcentury”. October 1-6, 2001, рp.113-114. (Солнцев М.К., Караваев В.А.,Кузнецов А.М., Птушенко В.В., Трубицин Б.В., Францев В.В., ТихоновА.Н. «Биофизические показатели листьев древесных пород вблизитранспортных магистралей». – Материалы Международной конференции“Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке”(Сыктывкар) – 1-6 октября 2001 г., стр.

113-114.)8.Tikhonov A.N., Trubitsin B.V., Ptushenko V.V., Grigoriev I.A. (2002) «Protontransport in chloroplasts as studied with pH-sensitive spin labels». // Abstracts of35th Annual International Meeting: Advanced Techniques and Applications ofEPR, Aberdeen, Scotland, UK, p.L11.9.Птушенко В.В. (2002) «Применение pH-чувствительных спиновых метокдля исследования протонного транспорта в хлоропластах».

// Материалымолодежнойшколы-конференции“Современныепроблемыбиохимической физики”, Москва, 2–9 декабря 2002 г., стр. 24.10.Tikhonov A.N., Agafonov R.V., Grigor’ev I.A., Ikryannikova L.N., KirilyukI.A., Ptushenko V.V., Trubitsin B.V. (2003) «Imidazoline- and ImidazilidineNitroxide Radicas as Probes for the Study of Bioenergetic Processes inChloroplasts» // Abstracts of 5th Meeting of the European Federation of EPRGroups, Lisbon, Portugal, p.O28.11.Tikhonov A.N., Trubitsin B.V., Agafonov R.V., Grigor’ev I.A., Kirilyuk I.A.,Koksharova O.A., Ptushenko V.V., Mamedov M.D.

(2004) «EPR study ofBioenergetic Processes in Oxygenic Photosynthetic Systems». // Abstracts of13th European Bioenergetic Conference (EBEC), Pisa (Italy), v.13, p. 262.6.22.