Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ КИСЛОРОДА 8
Фотопоглощение кислорода и его локализация в клеточных структурах 10
Молекулярный кислород как фактор регуляции фотосинтеза 18
Продукты восстановления кислорода в ЭТЦ, пути их дезактивации и участие в метаболизме фототрофной клетки 29
Реакция Мелера как основной метод изучения кислородпоглощающей функции ЭТЦ хло-ропластов 40
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОБ'ЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 48
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОТООБМЕНА 02 В ЭТЦ МЕЗОФИЛЬНЫХ ХЛОРОПЛАСТОВ С3 И С4-РАСТЕНИЙ С
УЧАСТИЕМ ЩАВЕЛЕВОУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ 54
Химическое взаимодействие ЩУК с восстановленными формами кислорода 55
Механизм и локализация в ЭТЦ реакции Мелера с ЩУК 58
Изучение фотоокислительных реакций с ЩУК
на донорной стороне ФСП 62
'4. УЧАСТИЕ АДЕНИННУКЛЕОТИДОВ В РЕГУЛЯЦИИ ШОТОПОГ-
ЛОЩЕНИЯ 02 В ЭТЦ 76
Влияние АДФ+ФН на скорость реакции Меле-pa с различными реагентами 78
Механизм активации восстановления кислорода в ЭТЦ адениннуклеотидами 81
5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ Og В ЭТЦ ФОТОСИНТЕЗА В ЛИСТЬЯХ
РАЗНОГО ВОЗРАСТА 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
ВЫВОДЫ Ю2
ЛИТЕРАТУРА 104
Введение к работе
В системе саморегуляции фотосинтеза - основного процесса жизнедеятельности растений - важную роль выполняет молекулярный кислород как постоянно действующий фактор внешней и внутренней среды. В связи с этим представляется актуальным изучение конкретных механизмов участия 0 в реакциях фотосинтетического метаболизма.
Одним из наиболее ранних проявлений действия 02 на фотосинтез является его участие в регуляции функционирования электрон-транспортной цепи хлоропластов. Благодаря активации псевдоциклического или циклического фотофосфорилирования, Og может обеспечивать быстрое изменение соотношения компонентов восстановительной силы /АТФ и НАДШН / в соответствии с запросами растения, что определяет адаптационную способность фотосинтетического аппарата к изменяющимся внешним условиям, эффективность фотосинт еза, а следовательно, и общую продуктивность растений.
В то же время действие 02 в качестве конечного акцептора электронов связано с образованием его высокоактивных восстанов -ленных . форм, и для оценки реального физиологического значения поглощения 02 в ЭТЦ необходимо выяснение путей их метаболической утилизации. Поэтому изучение способности природных метаболитов хлоропластов взаимодействовать с активными формами 02 представляет двойной интерес - такие метаболиты могут одновременно участвовать как в активации переноса электронов на 02 с аутоксидабель-ных компонентов ЭТЦ, так и в использовании образующихся при этом восстановленных форм 02.
Целью настоящей работы явилось изучение фотопоглощения Og на уровне ЭТЦ /реакции Мелера/ с участием природных метаболитов хлоропластов. Выбор метаболитов определялся имеющимися сведениями об их способности активировать поглощение Og изолированными хлоропластами и участии в ключевых реакциях фотосинтетического обмена. В задачи работы входило:
Сравнительное исследование действия, щавелевоуксусной кислоты на фотообмен 0% в мез.офильных хлоропластах гороха /Сз-рас-тение/ и кукурузы /С^-растение/,
Выяснение механизма стимуляции АТШ переноса электронов на 02 в хлоропластах.
Исследование возрастной динамики фотопоглощения Og в ЭТЦ.
Исследования показали, что фотоокисление ЩУК восстановленными формами 02 в мезофильных хлоропластах как Сз» так и С^рас-тений осуществляется в фотосистеме П и связано с активацией . поглощения 02- Установлено, что ЩУК и оксалат действуют на фотообмен 02 в ЭТЦ также за счет способности донировать электроны на окислительной стороне ФСП до трис-блока.
Впервые обнаружена способность адениннуклеотидов взаимодействовать с восстановленной формой Og - супероксидрадикалами /Оо/ в модельных фотохимических системах. Наибольшую активность проявляет АТФ. Эти результаты позволяют объяснить взаимодействием АТФ с 0| активацию поглощения 02 хлоропластами и указывают на возможность участия кислорода в регуляции не только образования, но и использования АТФ. Показано, что реакция Мелера с АТФ локализована в ФСП.
Таким образом, установлена локализация в ФСП взаимодействия с восстановленными формами 02 важных метаболитов хлороплас-
тов - АТ$ и ЩУК. Показано, что фотопоглощение Og в ФСП, активированное ЩУК и другими органическими кислотами, не контролируется АДШ+ФН и не зависит от возраста листьев. Совокупность этих данных подводит к выводу, что ШСП может являться, наряду с ШСІ, физиологически важным участком восстановления С>2 в ЭТЦ.
