Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНА В ФОТОСИСТЕМЕ ПО ФОТОПРЕВРАЩЕНИЯМ П700

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНА В ФОТОСИСТЕМЕ ПО ФОТОПРЕВРАЩЕНИЯМ П700"

ШДВОЯ НШ СССР ОИВЮ ДН1НА ИНСТИТУТ ИЮХММ ш. 1.Н.БШ

Не правах рукодяок

Б7Х0В Вмма! Г1орпвмч

ВССВДОВШВ ПЕРЕНОС! МИТРОЙ! > «ОХОСВСШП I ПО •ОТОПГСВРШНИШ 11700

03.00.04 - бжшогпаокая

Дморвфврм

дяомркцш ■■ ооаокавн 7««во! «пнп кандидата ваощопгаокшх мук

Нмхм - 1979

Работа мноянака в «Моратория фотобиохммяя Ордена 1еняаа Й10*я*ум вяохяим ми. А.Н.Баха АН СССР

Научны« руководите**:

академик А.А.Краонояоа!

доктор бяояогмчвоки науж Н.В.Хврапахяя

Офяцямьяиа оппоавнть:

доктор бяояогячавкях наук, профессор А.В.Рубяя доктор бяодогячоокях наук В.В.ВшсояакяЯ

Ведущее врадпрнта: Ииотиутфяаяологяя раотавкЯ яи. К.А.Ткияряэаха АН СССР

Заянта двоо«ртаи*я состоится •¿У* 1979 г,

* ■ /О « ча<5. ва заседаем* опециаляаяроваияою оомта

(К 002.96.01) по аршдодаяяв учавой отепеш кандидата лаук

* Институте биохимии ям. Д.Н.Баха АН СССР (117071, Моакха, 8-71, Левииови» проспект, 33, корп. 2).

С диссертацией поено ознакомиться х бябдютвкв биологической «яте ра туры АН СССР (Деиидехм! проспект, 33, кора. I).

¿»»реферат раэоолав '-/Л

Учвакй секретарь опецмадиэированного оомта кандидат биадогичвиких чаук

.Мод чажо»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Первичный перенос электрона от фотоа*-тивяого пигмента к акцептор? происходит в специализированных отруктурах, называемы! реакционными центрами, я определяет специфику фотосинтеза как процессе, идущего о запасанием анергии. Во-атому изучение функционирования реакционных центров фотосистем «елевых растении а бактерия представляет особые интерес.

Установлено, что пигмеятом реакционного центра фотосистема I растения вынется 0700 - молекула хлорофилла I особом состоянии. Долгое время очиталось, что первичным акцептором электрона фото-оиотемы I служит ооединениа П430, идентифицированное как "связанный" ферредоксян* Однако, не исключена возможность функционирования нежду П700 и П*30 других переяоочнкои, природа которых пока не установлена. Недостаточно изучен механизм переноса электрона между П700 1 компонентами акцепторной части фотосистемы I, тогда как выяснение функциональных сгоЯотв акцепторной чаоти фотосистемы I необходимо для понимания работы реакционного центра »той фотосистемы ж целом.

Цель. Основной цель» навей работы было исследование перг ооа ажектрона в реакционном центре фотосистемы I, а частности, ж его акцепторной части. Задачами работы явдялиоь;

- изучение переноса электрона в реакционном центре фотооиоте-им I по кинетике темпового восстановления П700+ при низких температурах у ххоропжаотов я нх фрагментов, в различной степени обогащенных П700;

- характеристика переноса электрона у фотосистемы I фрагментов яв тилакондов грая я мехгранннх ламеяж ж у фотосистемы I мутантов сыалийотопаа О ПОМОЦЬВ ОПвКТраЛ1НО-КЯЖ9ТЯЧеОКИХ Ж0СЖ0-дожавий фатояревращений П700;

- сравни те л шов изучение спосоЗвости фотосистемы I к переносу вивктрона при жиэжжх температурах я ж условиях сильного обезжоки-жаяия.

Надчвая повязав. В реаухыате систематических исследований цредлоиена схема переноса электрона ж реакционных центрах фото-ояотемы I, согласно которой 11*30 функционирует в качеотве вторичного акцептора» обусловливая необратимое Фотоонисление 11700 и медленный компонент темяового жовстановления Л700* при вжэких температурах. Установлена шеаажиоимооть от температуры скоро о ти

цадгрзгкглГггт^аЬйанзкаА! 1

Г? Сзд-хоз. I

т.ч. ■?. Л.

!

бьотрэго и1 медленного компоненте) темнового восохавовлевия П700+ «высказано предположение, что лереноо электрона к П700+ от первичного ш вторичного акцепторов происходит по туннельному механизму; Показан обратимый перенос электрона в реакционных центрах фо-too ко тч мы I у обе а воженных образцом и резкое по видение термоота-бнльассти реакционных центров а этих условиях.

Практическая денвоогь работ«. Результаты работы являются чает» фундаментальных исследований^в обдаоти первичных процессов фотосинтеза, проводимых ь лаборатории фотобиохимииИиститута биохимин АН СССР. Экспериментальное данные работы углубляют представления о механизме функционирования ■ реакционен* центров фот ос истеки I. Обнаруженное вами повышение тормоотвбильности реакционных центров фотосистемы I яри обезвоживании образца без потери иг фотохимичео-кой активности может быть использовано ори разработке оистем, преобразующих световуп энергии в злектричаокуп.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конкурсе лучаих работ Института бяохнмин АН СССР в 1976 г.> конференциях молоди учевих Института биохимии АН СССР в* 1977 ■ 1978 гг., ва оовместяом заведении лаб. фотобхохимнии-и лаб. автотрофнои аоои-миляция углерода и иа семинаре кафедры биофизики биологического факультета ИГУ.

Публикации. по материалам диссертации опубликовано 7 работ в 2. работы находят о я в печати.

Обьем работу. Диссертация состоит ив введения, обзоре литературы, 5 глав экспериментально! части, заключения* выводов, описка актируемой литературы. Работа изложена на П7 «р. текста я оо-дерхвт51 рвсупк в б схем. Список литературы включает221 наименован»*.

ОБЪЕКТУ й МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обмяты исследования. В хачэстве объектов исследования были использованы хлороплаоты гороха, выделенные на них оубхлороплаот-вне фрагменты, а равличной степени обогащенные фотосистемой 1,.а также клетки различных иташов зеленой водоросл*.Chlaejdoaon»».

Джгитоввновые фрагменты фотосистемы I выделяли по методу Борд-маваи др. (Вовгйваи «t. »1.» 1966). Субхлороплеотные фрагменты» ежлао обогацивыз реахцеоваын цввгрон фотосмопми I, ладелял* о применением диатилового &$ира, как описано Икегами ( ik«g«u •

1976). Су бхдороыаствые фрагмент» фотосистемы I аа таяааоадов грев ямеагравкыг <аис)лл выделял«, используя методику füto<J* я й«-klasa ( Jaoobj, Lebnenü , 1%9).*ПВГНеНТ-<5вЛКОВЫв ВОЫПЛвКОЫ фото» сю темы 1 были выделены до методика Торнбера ( Thomber , 1969). Слеши хворопластов ила субхлоропдаоткых Фрагментов готовили вакуумным вмоуиаванави i теченаа трех чао os вавеоваты va стекло оуопеавай.

Цаторы наследования. Спектры поглощения при 20° регистрировала яэ спектрофотометрах »рз-ЗТ (Хитачи) ила СФ-10, а при - 196°0 -ва спектрофотометре СФ-10 о кнэкотеипэрагурнои приотавкой. Спектры флуореоценции при 20° к -1%°С намеряли яа спектрофлуоршметре мрр-4 (Хитачн)Г*Спавтры кругового дмхроиема регистрировали яа опектрополярииетрв J-4Ü ЛЗ <Ja«to>).

Дифферендаадьиые спектры "сват-темнота" а кинетику фотоиндуци-роваваых изменения поглощения намеряли на одногучевом дифференцц-алвном спектрофотометре, аналогичной ооиоаниому pases (Кара па тая я др.. 1963). В качестве регистрирующего уотройотьа испояьаоваяи потенциометр ЭДП-09 иди осциллограф CI-I7. Ниэкотемшэр пурина изменения поглощения измеряли на той же установке о поыоьыз апаодальвов приставки» аналогичной описанной равэа (Кононенко и др.,1%9). Температур; образца контролировали при вомоли жажиброванноа термопари медь-конотантан. Фотоанду цнрованные изменения выхода флуоресценции а эхе ряд и на уотановке, описанной ранее (Карапвтян, Клико j, 1971).

РЕЗУЛЬТАТЫ II ИХ ОБСУКДКВЖ

I. Исследование кинетики те ивового восстановления П700*. Вооотановдеаие 11700* при комнатной температуре. В соответствии о «тратурныыи данными, освещение оуолензии хлорооааотов иди суо-хлороплаотных фрагментов фотосистем» I приводило к обрв*'ииому выц-лвтанио полос поглоцения о максимумами при <»35,685 я бъи им, обусловленном? фотокаслениеы Л700. За окисдигально-воостановитвдьныыи превращениями П700 мы наблюдали по изменениям поглощения при ТОО ям

С * *

"Пигмент-белковые комплексы били лсбезяо средоставлоии Н.И.Захаровой (кеф. биофизики Ш1?).

*Эта намерения была лпбеэко проведены В.В.Вубиным.

- Временное разрешение нашел установки было недостаточно высоким чтобы и вверить скорое н фогоокислання 11700. В со же время мы могла анализировать кинетику темновоП релаксации»!^, отрзжввдую вооста новление П700+ в темноте, так как этот яропесо протекает значите» ■о медленнее, чан фотоохислениа П700. Для выяснения источника влек тронов, обусловливающего воеотановлаива Д700* при комнатное температуре, мы исследовали влияние экзогенных доноров и акцепторов электрона на скорость темновоА релаксации д А^щ

Темноэое восстановление 0700* у хлоропдастов'происходило быстрее I сек; обработка хлоропдастов днурояом, блокировавшим приток электронов к фотосистеме I от фотосиотемы 2, значительно замедляла темиовое восстановление Д70и*. Релаксация аА^од в темнота у фрагментов фотосистемы I протекала медленнее, чем у хлороплаотов, Скорое» темаового восстановления П700+ у фрагментов н хлоропдастов а иягибированным перенооом электрона между фотосистемами значитель но возрастала в присутствии экзогенных доноров.

. Иы показали, что у пигмент-белковых комплексов фотосистема I, которые, оудя по литературным данным, ливены вторичных доноров электрона, скорость восстановления П700* аокорбаюм значительно увеличивалась посла инкубации комплексов о додаадлоудьфатом натрия Изменение при этом спектров кругового дихроизма указывало, что подобная обработка комплексов приводила к увеличения с парализации структурного белка реевщионного центра фотосистемы !. Количественная корреляция увеличения спирализациа бедка и окоросги темпового яоостановлевая П700* экзогенным донором может указывать на локализацию молекулы 11700 внутри белковой глобулы штедуемых комплексов.

В присутствии метидвиологена, экзогенного акцептора электронов, кинетика теынового восстановления П700+ири комнатное температуре в аэробных условиях у хлоропдастов н дубхлоропдаоткых фрагментов были таков же, что и баз него. Накопление метилвиолегена в восстановленном состоянии наблюдалось только при освещении хаороплаотов в. анаэробных условиях. Следовательно, в аэробных условиях пооле стационарного оовецения эндогенные акцепторы фотосистемы I на накапливаются в восстановленном состоянии и не могут определять темноюе восстановление П700*.

Таким образом, приведенные выиа результаты свидетельствуют о тоы, что в аэробных условиях нри комнатное температуре пооле осве-аения доотоянным светом восстановление 0700'*' обусловлено приIоком -электронов от андо- или экзогенных доноров.

nxefxxq ботошимавеяиц Д700 вра Вввкях темдераттоа^. Из хв-нратуры жэюотно, чю вторхчвыа довори фотосютеыы I (цигарок j i гааомцяам») не фувксводжруст пря вовяхвяхых температурах (Т«^-megllo , láathla , 2574). Un получила доподявтелзвыа данные, ука-виват» на to, что при атжх температурах танновоа аосстановлеви П700+ ве олнзано о $унюцонярсван*ем доворвоЯ чае» фотосистемы It

1. Псвилевже температуры до -25°С приэоджло х еамедлевм» теплового восставоменяя П700+ натшшк* дохорамя у xxóporaactoj ххх ахаогаввыш донорам! у оубдороплаотных фрагмевтов.

2, Хвхахява пря -170°С была одинаковой у хдороплаотов, ваморохаяяых о предварительно оххслевяыма хлх вооотавсв лаявши морвчвшя донорами фотосистемы I. •

Таким образом» жхнатхяа изменений поглощения пра 700 вы црв вязххх температурах отражает перенос электрона между акцепторной чаотьв к П700+. В овязх о втим, мы яосдадовахя зависимое» от температур« кявативя л A^qq у оубхлороплаотных фрагментов в хлоропаа-

0Т01.

'У двгхтояиновкх фрагментов фотоохвохенвв 0700 пря температурах от - 60° до - 95°С &ао практически полностью обратимо в темноте, прячем вооотановление протекало соглаоно реакции первого порядка (вра -95°С время оохуовада составляло 10 сев). При дальней-в9м вовххаввх температуры фотоохвслвяха П700 становилось частично веобратямш, а в восстановление П700* появлялся быотрый хомдовевт, время полуспада которого прв -170°С ооставлнло около 250 коек; spi это* температура необратимому фотооквсжевяю подвергалось около подовняы D700, а амплитуды быстрого в медленного компонентов относилась как 3:2 (рво.1, А)* Необратвмооть фотоокиолания П700 возрастала пропорвдовально ношение температуры, тогда как вклад бвотрого компонента а твывово* восстановление, воараатаввий пря ловяжаяяя температуры от -95° до -130°, Сил практически постоянным в явтарзала температур от -ISO0 до -170°С. Посла оояедевяя дягхтоииновых фрагментов в течение I оах в темноюм вооотаяо1де-кхх В700* присутствовали оба компонеата; отвояеняе шх амдлвтуд ва изменялось вря увеличения продолжнтальвости освещение до 120 сев. Таххм образом, стацвоваряоа распределение алеятровов в реакцяоввнх центрах фотооиотемы'Г про «сходно за время короче I оах.

Квяетвяа фотовреврацеяяй П700 пря похвяевякх температурах у ди-гхзохвиовых фрагментов к ххоровхасхов била одяя&жовой, «то указывало ва сохранение хатяввооти акцепторной чаотв фотооиотемн I оря выделены двгхтокхвохых фрагменте*. Суцаогввяво также, что шпи

ja корежив а ни я яэ л A^qq было обратю/ьы: иовыяение температуры вызывало уменьпеняе необратимости фотоокисаэнин Л700 н вклада быстрого компонента в темновое восстановление П700+. Unoroкратное вамора-кивание к размораживание образца не изменяло низкотемпературный сигаах Q700. Таким образом, понижение температуры не приводило к разрукенио реакционных центров фотосистемы I, а вызывало обратимое яамеканве их оъойотэ.

7 выделвинах о применением дизталового эфира фрагментов фотосистемы I, я отличие от хяоро пластов я дигятоииновых фрагментов, быстрый компонент темпового вооотановления П700+набдвдвдся уже при -15°С (риоЛ, Б). Вклад его в восстановление возрастал пря понижении температуры, я пря ~60°С кинетика обратной реакция определялась почти иокдичительно быстрым компонентом. Дальнейшее понвже-аие температуры не приводило к изменении кинетики фотонндуцжровав-ш д A^qq (рис.1, Б). Скорое» быстрого компонента темаохого восстановления П700+ у фрагментов, выделенных о применением диэтидо-вого эфира, была сходна о таковой у дигятониаохых фрагментов («ре-мя полуспада пря -170°С в обоях случаях равнялось 250«овк ).

Таким образом, понижение температуры оказывало сильное хлипкие на кинетику теивового восстановления П700+, что отрахахо,вероятно, изменани& свойств акцепторной части фотосистемы I. СяогныЯ характер низкотемпературных фотопреврацеиий 0700 был связан, похидхмо-му, а тем, что при этих уоловиих в переносе электрона участвует ве-оволько акцепторов. Для того,чтобы выяснить,одинаков» ля по своей природе акцепторы, ответственные аа различные компоненты ниэяотех-паратурвых фотопрехраценяЯ П7С0, мы исследовзла влияние на кинетику д Аодд при низких температурах равличяих модифицирующих воздействий.

2. Зависимость кинетики темнового восстановления 0700* от модифицирующих воздействий я ; интенсивности света.

Влияние модяйипяртших ровдейотвиЯ. В первую очередь мы попытали» лняовять, какие компоаенты низкотемпературных фотопрехраце-яяЯ Е700 овазэ.чы о функционированием П4$0. Об окиолжтешо-восота-иовительиых превраиениях этого переносчика мы суди* со изменениям погхоцеяия при 445 ям ъ условиях интенсивного притоке алактроиа к Е700+ (ири хомиатЕоИ температуре). Нагревание днгнтоиивохых фрагментов при температурах от 62° до £7°С вызывало параллельное ксчеа-иовевие > низкотемпературном сигнале 15700 необратимого фоюожясле-пия в медлепяого компонента темноюго аосотаковлеиия С700*. Поела термояиактквация оря 67° фотоокислекиа П700 при -170°С быхо полка-

отьс обратимо в темноте за время короче I оек (рис.2, кривая 2). Подобная обработка не изменяла скорость быстрого компонента тем-нового восстановления П700+, однако, пооле нее при 20°С фотоокно-лвняв подвергалось всего 40% имевшегося исходно в образце фотоактивного пигмента*

Параллелизм в исчезновении необратимого фотоокисленая П7Ш при низких температурах и медленного компонента темнового восстановления Ц?00+ в этих условиях наблсдалоя такие, когда дигитонино-вые фрагменты ипкубйровали при.рН 4,5. В отличие от термоинактива-цин, инкубация при рН 3,8, полноетьв подавлявшая два компонента низкотемпературных д ¿.од (рис.2, кривая 3), уменьнала количество фоюокислаюмгося при 20°С Ц700 только на

У дигитониновых фрагментов, обработанных глютаровым альдегидом, фотоокислакиа Л700 при -170°С было полностью обратимо в темноте, причем восстановление было представлено только Сыотрым компонентом (рио.2, кривая 4). Важно отметить, что инкубация о гивтаровш* альдегидом не изменяла количество фотоокмеля еще го о я при 20°С П700 в образце.

Таким образом, очевидно, что за необратим>о фо?оокисление П700 и медленный компонент темнового вооотановдения 11700*, наблюдающиеся при низких температурах, ответственны акцепторы, отличные по химической природе от акцептора, перенос алектрпцц от которого обусловливал быотрыЯ компонент темнового воостановденая Н700* В ЭТИХ условиях.

Поокольну обработки, визываввио подавление двух компонентов низкотемпературных фотопреврацоний П700, не приводили к исчезновению его фотоокисления, можно было пред юдоаить, что за необратимое фото о ни еле кие 11700 при низких температурах и медленный компонент темнового восстановления П700+ответственни вторичные акцепторы фо~ гоовстемы I. Подтверждение этого предположения било получено нами в опытах, где фотоиндуцированные ь А^од измеряли у двгитоиинових фрагментов, предварительно инкубированных и анаэробных условиях в присутствии онльного восстановителя (дитиолнт в коицентрации 3 мг/мл,(рН буфера 9,9). В низкотемпературном сигнале П700 у таки* фрагментов были значительно снижены необратимос-ь фото окисле л к я пигмента и вклад медленного компонента в томновое восстановлен»«! П700+. Следовательно, акцептор, обусловлю ьаыций быстры!) комаонип. темнового восстановления 11700'*' при низких температурах, долавн I-:-рактериэоваться более низким окисдитйяьно-восстьновитилыши (■иго« циалом, чем акцепторы, отвечающие за два других компонент м.-.чк.

-во

-120° -170°

-15°

воем

-60° -170°

Ряо.1. Квавтичвокнв жржвыв фотожвдуцжрожаяжыг яэмвяеяяа поглощения прж 700 вы пря поииженяыг температура! у фрагментов, выделенных о применением дкгжтонина (4) кдж джэтелового ефира (Б). Кривые нормированы по амплитуд» яаыенеиий поглощения. Здесь ж да других риоунках + и + -жжлюяенжв ж выключение действующего света, соотзвгсяеяио.

И

¥

♦ ♦

I.!'

ДАгм{ота№)

зо сек

рже.2, Кинетически» кривде фотоиндуцнроважнис швменаяжй поглощения прж 700 я» у дигитоижновыг фрагмежюи, же подвергав-■ихся обра бокам (I), подвергнутых вредварятожьяому яагре-важжо оря 67° (2)» иквубавдга пря рЯ 3,8 (3) иди обработке . Ъ% гллтаровым альдегидом (4). Температура намерения -170°С. Кривые нормированы по амдлитудв изменений поглощения пря 20°С.

а

теапвратуряых фотопровращений Й70О.

Нами Ото показано, что дигигонивовые фрагменты, подвергнута обработкам, подавлягщим необратимое фотоояполание П700 к медленное восстановление 0700'*' при вязких температурах, теряли опособяостьх фотовооставоадени» П%30. Поэтому можно ваклвчать, что оба указанных комяояеята явзкотеияерагуряых фотопрвврачеяиа Q700 обусловлены функционированием Д450, Быстрый ком лоне нт темаоаого хооотановлеявя Д700* ввязая, коввдкыому, о переносом электрона от первичного акцептора, отличного от 11430. Говори о том, что быстрое воостакоале-вва Q7QO* связано в Функционированием парвичиого акцептора фотосистем* X, необходимо оделать следующую оговорку» ЙоскоЕьку конструх-Ш1Я важе! установи« позволяла регистрировать фотопродукты» эрамя хязвв которых вравкшажо 8 моек, нельзя накхичить» что в реакционна центрах фотосистемы I могут фунхпдсявровагь более короткоыву-сва акцепторы, которое вельвя обнаружит* о аокодо яспольвованяо» установки.

Фотопревранения П700 у образцов, ааморакивавянхоя нз оветт. Bale mi рассмотрели давние, лодученлыэ прв исследовании фрагментов, подвергнутых модификацви перед ваморахваавхвм.йнтереояэ было выяв-нхп, хек изменятся свойства акцепторное чаоти фотосистемы I три неких температурах, если ожиохятедио-воостввовхтехг.йоа ооотояяле реакционных центров будет изменено в процессе ваморзгзвакия. Для «того мы доследовали (отопревравения 0700 у фрагментов,ваморавквзв-шжхоя ва свету, так как при подобном замораживании переносчики в реакционном цевтре фотооиетеыы t находятся а заряженном ооотскпяи.

Срв ввморакквавви на Ав&ствуощем свету, вачвзая от 20°, к* у дкгвтовввоакх фрагмеато», так в у фрагментов, выделенвшг о прме- -вевнем дхэтявоаого афнра, фотовндуцяровенвые & ^оо ПР* -Т?0°С не ваблядалк» (ргс.З, А). Это Сто обусловлено* верокско, переходом П7СЮ в о моленное состояние бев накопления ооответзтвучего количества восстановленных акцепторов ( Losler, E"ti«r 1974). Эеыо-рахввание дкгитовияовкг фрагментов' лз деис-твуадем свету» намаза от -80° (при зто! температуре вылоо алехтрова ва пределы реажциоя-юто центра фотосистемы X не проюходял), привадило к заметным вв-■мнекиям в кянегххе и вадичкяв Д A^qq spx -170°С яо срааавЕИ} в адаптированным* к темноте фрагментами (рю.З, Б). Так, в инхетжж» темаового восстановления П700* у заморожегкнх га свету двгвтоквво-jüx фраГиаитов отсутствовал медваияыв жомзовеят, а веобратимооть фотооквслеини 1)700 была значительно акао, .чем j фрагментов, «дами-роэаиых к темноте. J фрагмевтов, ииелехзшс о арсмевеккек диэтмо-

в ого &фнра, заморахнванив на действу вкем свету, начаваж от -80°, се приводило ж изменение кинетики обратимой чае» ¿¿до врж -170°С оо сравнению о адаптированными к темноте образцами.

Таким образом, возникающая при вжзках температурах фунгажональ-ная структура реакционного центра фотосистемы I может важное» от окиолнтеяьно-вооотавовитального состояния перевоечихов ж реакционном центре вря вамораживаняи.

' Зависимость çt интенсижностн одета. Выловевив природы акдепто-рож фотосистемы I могло помочь исследование дифференциальных спектров "свет-твмиота0 при комнатной х ннвков температуре* т.к. в первом случае дифференциальная спектр обусловлен функционированием П700, а во втором - как П700, так л акцепторов фотосистемы I. Необходимо было найти условия, при которых можно было намерять раздельно дифференциальные спектры быстро я медленно релакенруиих в темноте изменений поглощения ври низких температурах.

Оря уменьяеняв интавеявяоотя действующего света амплитуда фото-нвдуцжрожанвых Д*тоо ДО вязких температурах снижалась таким образом, что в кинетике темнохой редакоацян уыеньяался вклад быстрого компонента. Таким образом, можно было издери» дифференциальный опектр медленно релаксирувцях вря низких температурах явменевиВ поглощения.

В дифференциальном опентре "овет-темнота" при нивхов температуре в красной области набжедажооь увеличение поглощении о максимумом ври 688 ям, не отмеченное при жомватноВ температуре. Uoxio

Рио.З. Кинетжчеакже кривые фотоиндуцжрованннх нзменевий поглоще-жия у дигнтояивоаых фрагментов, ааморажижавщнхея до -170° яв деВотвугдем свету от 20° <А) ни от -80°С (Б).

- m

было предположить, что вт! спектральные изменения отражают фото-зооотаковлевие пигмента хлорофилловой природа, функвдовирущего э ах-папторао!.. части фотосвстеыы I. Однако, увенчание поглощения в области 688 ни ваблсдалось в дифферевцяальиых спектрах, намеренных раздельно как для быстро» так к для ыедлевно редахсирующих в темноте наменешШ погдоцевзя. Следовательно, фотоиндуцвровавное уве-лячеЕжв доглодвнля о ыакслмумом оря 688 ям. яаблюдамевоя только при низких температурах, отражает окислительно-вооотавознтельные яреврадев«я не накого-то акцептора, как предполагал, например,Витт ( vitt^ 1973), а фо »превращена я пигмента реакционного центра фото оно темы I*

3. Температурная зависимость скорости быстрого я медленного компонентов темновато восстановлевня П?00+.

Для выяснения мехадяама переноса электрона от восстановленных первичного я вторичного акцепторов к П700* мц асоледовела темпера-туряуо зависимость скорости быстрого я медленного компонентов тернового восстановления П700+, 2 обоих случаях зта зависимость вмела вид, необычны! для простых ххмичеоких реакций.

Скорость быстрого компонента темвового восстановления П700+, отражающего, невидимому, взаимодействие Я700+ о вое с тавовле иным первичяш акцептором, намерялась вами в интерзале температур от -60° до -I70°C у субхлорошаотвых фрагментов, выделенных в применением дяэтжлового эфира. Оказалось, что при всех исследованных температурах скорость быстрого компонента одинакова (рис.4, кривая I). Подобная независимость скорости быотро'го компонента те к нового восстановления от температуры может свидетельствовать о том, что перенос влоктрова от восстановленного первичного акцептора х 11700* происходят по.туннельному мехавкзму.

Температурная завжевяоеть скоростк медленного компонента тернового восстанолленвя П700^ исследовалась пами у дигитояявовых фрагментов. В ке9 различались температуряозавненный учаотш {от -70° до -95°),ва котором скорость медленного компонента уменьшалась о понижением температуры, следуя закону Арреяиуса о анергией активации 0,25 эв, а также участок, на котором скорость медленного компонента бала постоянна (от -95° до -170°С (рис.4, кривая 2). Возможность существования сложной температурной вазнонмооти скорости переноса электрона была теоретически предсказана Блшенфежьдом < Чернавскиы (Blunenfeld ,Cbemav»M.i , 1973) на основании предотав-леняа о туннельном механизме переноса еле«трона в биохсгичееккх системах. Таким образом, переноо здектрона к П700+ от восстанов-

хевного вторичного акцептора такта мохе г прокохслить со гуннеино-иу механизму. Тог факт, что пареное электрона в Д700+ осуществляется посредством туниелироваиия как от первичного, тал и отвто-рвчвого акцепторов» иоле г указывать на воэмомооть.перевооа! влехт-роиа п» туввельвому механизму и в прямой реакции, т.е. ври транспорте электрона от первичного акцептора к вторичному. .

<-ъ

3.0

го-

02.

са

0.05

«¡7

7Г

8,0

Рис.Зависимость от температуря констант окорооти быстрого (I) и медленного (2) компонентов юмнового восстановление»' В700* у фрагментов, выделенных о применением дкэтилового эфира (I) или дигитоик а (2)« представленная > Арраниуоов— ских координатах.

Характеристика переноса электрона »фотосистеме I у различных объектов по фотояревращениям П700.

Тек как кинетика темнового восвтаяоыеыаа П700+ отражает.врв-; комнатной температуре функционирование донора ой, а при низкой -акцепторной: чаем фотооистема I, то для характеристики переноса электрона в фотосистеме I у различных обгевтов ш исследовали кинетику темнового восстановления 11700* в равличаых условиях, О свойствах 0700 судили.по дифференциальны* спектрам "свет-темнота", вумеренным в красно» области.

фрагменты Фотооистемы I из тижакоидов граа и ыехграиных аамаял. Исследование фрагментов фотосистемы I, локализованной в разных участках хлоропласта, выявило их различную фотохимическую активное» (¿аооЪу, ЬеЬтаил , 1969). £ отсутствие экзогенных доноров электрона скорсоть темкового восотановлення П700+ при комнатной температуре была значительно вше у фрагментов из мехгравкых ламелл. Таким образок, различив их фотохимической активности могло страха» раэ-

личие з доворноа чэота двух XHSOI фотосистемы I. Для ТОГО, ЧТОбИ зыясви»ь«яе связано ах оно о рааличиями вреавщкшиых центрах двух типов фотосистемы!, мы исоледоваля кинетику темпового Еооста-новления П700* ври явзхвх температурах у их фрагментов.

Оба типа субхлоропдастншс фрагментов фотосиотемм I характеризовались одинаковы» относительным содержанием П700, почти в три раза превышавшим aro содержаще з хлороплаотах. Дифференциаяьиыо спектры "оват-теиЕота" яри комнаткой температура характеризовались оди-вековшт полосами о максшумами пря É8Q к £98 им, что указывало на сходство спектральных свойств фоюактивиого пигмента реакционного центра фотоокотемы 1нз различных участков хлоропласта. Понижение температурн выэыаало одинаковые изменения в кинетика фотоиндуциро-ваняьсх лА^оо у фрагментов фотосиствиы I из тидатоидов грав и ыеж-гранных ламелл. При атом влияние температуры на фотоиндуцированные й *700 У ^оих типов фрагментов было сходно о хаковым у дигитонв-вовьсс фрагментов. Сходство кинетики низкотемпературного восстановления В700+ у фрагментов фотосистемы X. аз. тилаковдов гран и меж-граяных ламели указывало, что реакционные центры этих фрагментов подержат одинаковый набор переносчиков в акцепторной чаоти.

Таким образом, реакционные центры фотосистемы I, локализованной^ разных участках хлоропласта, сходны ыежду собой; различная фотохимическая активность фо?оовотемы I из тилакоидов грэн и м«-граяяых ламеы можех быть связана о различиями во вторичных донорах, алектрон«.,

Клерки различных штаммов зеленой водоросли Chi&mydgmyr^a flaJiardll Для xa paste рис te к* поре нос а электрона в фотосистеме I у chisjajdomoaaa мы исследовали фо го превращения 0700 у клеток дикого типа и четырех мугзятяых итзымоя этой водоросли, Коследованные вами ыутантные штаммы имели как увеличенное (птамы 30), так в оуцествоняо уменьшенное по ораднеяип с диким типом относительное оодерхание Л700 (втаммы 420, 7 и 505). Несмотря ва различное содержание П700, дифференциальные спектры фотоекхиввого пигмента * краевой области при комнатной температуре были одинаковы у клеток различных втаммов. Однако максимумы негативных полос в дифференциадь-" ВЫХ спектрах У ChlamydotnontiS били сдвинуты на 3 нм в коротковолновую сторону по сравнении о их положением у хдоропластов или дх-гвюниновых фрагментов. Б низкотемпературном дифференциальном спектре у втамма 30 кроме двух негативных полос з красной области было обнаружено увеличение поглощений с максимумом при 686 вм вместо 688 у хдоропластов или днгитонпновых Фрагментов.

Кинетика фотоиидуцироаэнных Д A^qq npa -I7G°C 7 мох нсЛедо-ваниых штаммов качественно была сходной: в ней рааличались в9обра-■ тимое уменьяввие поглощения, а также Оыотрый ж медленный компоненты темно вой релаксация уменьшения поглощения. Следовательно, у ЯХвТОЖ СЫаяз»йывопав компенеяты акцепторной частя фотоовствыы I те же« что. у хлорошгаотов растений. Отметим веокольхо бодьяую необратимость фотоокисления Q700 у ел б ток ffiiiamj 4сшшаэ по сравнение о хлоропластами идя днгитовиновыми фрагментами. Seo может укаги-вать на некоторые отдач*я в свойствах реакционных центров фотосистемы I у водоросли и выоижх pao те на й.

Таким образом, исследования кинетики теинового зоостановления В700+ и дифференциальных спектров "свет-темнота" в краевой области показали, что реакционны центры фотосистемы I различных жтам-мов J bianj domonas содержат те же переносчики, что я у ххоропластов раотеяяй.

Фотоиндзпироваявые изменение еоглодания у отбхлороялаотакх фрагментов йотосиотемы % в области 725-900 им. Ридом авторов было пожевано, что при оовещеяии объектов, оодерхацих фотосистему I, яабл»-дается обратимое увеличение поглощения в области джин вехи, боль-иих 725 ем (Inoue et. «1. , 1973), Однако, чтобы дожааать внежазаж-вое ими предположение о тем, что эти изменения обусловлена охявхи-тежьпо-воовтаяовитежънымн превращениями П700, необходимо было провести сравнительное исследование жниетики изменений n оно*» hi я в области 725-900 нм И дря 700 вм.

В спектра фотоиндуцировадного увеличения доглоцения, измерен--ного при комнаткой температуре у фрагментов, выделенных о применением дигитснина или диатидового йфира, различались "плечи" в области 760 я 870 ям, а такие максимум при 610 вм. Отметим, что дифференциальные опажтры поглощения в области 725-900 им у различных фрагментов фотооиотемы I был* сходны оо спектром поглощения катяои-радихалг хлорофилла "а в этой облаотк (Красволсжнй, Дроздова,196*). Величина фотоиядуциромивых изменений'поглощения в облает* 810 пи была значительно вдае у фрагментов, выдвденнмх с применением джэти-жового эфира, которые в ваибольией степени обогащены реакционными центрами фотооистемы I. Однако, отнокевие амплитуд измевевий поглощения при 700 я 810 их у различных субхлоропхавтных фрагментов фотосистема I бшо одинаковым я ооотавлхло 7,5-7,8.

Кинетические жривые теинолой релаксации фотоивду парованных ив-«евеиий пэгхояеяжя при 700 ж 810 вм у различных оубхдорошаотвих фрагментов фстоскотепы I были сходны жав при комнатной, так и прж

iC

низкой температуре. Добавление различных экзогенных доноров одинаково изменяло скорость темновой релаксации изменений поглощения срж обежх динах волн. Сходными оказались к световые кривые измене-Ш потхожевия ври 810 и 700 им, намеренны» при хомнатнов температуре.

Совокупность приведенных данных возводила о уверенностью зак-лвчжть, что фотоиндуцированное увеличение погхощенид в области 725-900 ям у субхлороплаотныг фрагментов фотосистемы I обусловлено фотоожнолвннем П700. Обнаруженное ведажно увеличение поглощения в этой же спектральной области, обусловленное окислением фотоактивного пигмента фотооистемы 2 в навем случае яе могло повлиять на результаты.

Возможность наблюдения ва фотопревращенянмн П700 во спектральным изменениям н облаотж» где отсутствует собственное поглощение хлорофилла, возводила уточнить значение окяслнтельно-восстанови-тельлого вотенциала фотоактивного пигмента в отсутствие артефактов от измерявшего света. При охнслитольно-воостановительном титровании фотожидуцнроиавных изменений поглощения ври 700 и 810 вы было найдено, что величина потенциала, при котором изменения поглощения изменялись вдвое/равнялась, соответственноt 475 и 492 мз. Эта разница могла быть вызвана частичным окислением 0700 под действием измеряющего света о длиной волны 700 ни. Таким образом, фотоажтив-ный пигмент реакционного центра фотосистемы I характеризуется охиожительжо-вовотановительнш! потенциалом, близким н 500 ыв, что оогласуетоя о болыннством литературные данных.

Целая интенсивность измеряющего света дря низкотемпературных опытах позволила избежать артефактов от его возможного влияния на окислительно-восстановительные превращения П700. В частности, измеряющий оват не уменьяал необратимости фотсокиалекия Е700, так жах она была практически одинаковой при жвмореиин низкотемпературных фотопревращений 0700 хаж в области 700, так ж в облаоти 810 нм.

5. Функционирование фотосистемыsI в условиях обезвоживания.

Как ухе упоминалось вше, при удалении из фотосиитетнчеоквх объектов воды образуется твердая матрица, затрудняощая подвижность переносчиков s электронтранопортной цепи. Uoxho было предположить, что дейотвие обезвоживания ва перенос электрона в фотосистеме I будет сходно с влиянием на него пониженных температур. Однако, воли дейотвие внзхих температур ва перенос электрона х фотосистеме I интенсивно изучалось в течение ряда лес, то влияние выоуинваняи было изучено очень слабо.

Спектры поглощения пленок хлором во тсв или оубхдоропхаотных фрагментов se отличались от опектров оуспенэяй этих объектов как ярякоадатаой, где к яра вмахой температуре. В протявокал о*лооть этому, спектры флуоресценции высушенных хлороплаотов при 20° я - 1%°С хбрактарваовалиоь уменьеениим вкладом коротковолновых полое со сравнена» со опвхтрзмя суспензий хдорошшстов. Особенно вто би-ловаметяо у низкотемпературных спектров, в которых похностьв кочевало "плечо* при 695 ем, а интенсивность полосы с максимумом про 685 ни значительно снижалась! максимум длинноволновой полосы флуо-рвоцевцди при обезвоживания ct/вдалоя ос 730 до 722 им. Увлехзвпве выоумкнкххлоропмотов приводило к значительному увеличение интенсивности полосы флуореоценон* о максимумом яри £85 ни я "плача* при 695 ни, а также вызывало появление длинноволновой полосы флуоресценция оря 730 нм. Таким образом, обезвоживание влияло только на флуоресцентные свойства хлоропласте?, причем его действие било сбратнним.

При оовецевяа сдевох хлороплаотов жди дкммвжномх фрагментов фотосистемы X ваблпдадяоь наменевая паглоценяя, дифференаладьхый ос«игр которых совпадал о дифференциальным окектром 0700 у суспяв-•хй. Следователь но, внсуаиваниа объекта на изменяло спектральвисс свойств 11700* Кинетика текновсй релаксация Л ^700 вом*в*яс* темавратуре у пленок зависела от продолжительности освещения их Лвйотауадв* сватом. £схя прв вратдовремвяаом освецевля в темзовсш восстановланян вадеяявись быотрыЗ и медленный компоненты, то поел* квнутвого освещевяя воостановлевла 0700* было медленным.

Кинетика редакоации д A^qq в темнота яря комнатной температур» была сходной у двитокхвовых фрагментов в хдоропхаотож, высухавяых хав а присутствия двурова (бдострусдего перенос едектрова кехду фотосистемам*), так и бее наго. Следовательно, у высушенных обра8-цов при га*нвтясв температура восстановление 0700* яроиехадедс, вероятаве го«го, за очет еврекооа электрона от хосотавовдеввих акцепторов фотосистемы X. Таким обравоя, рбвэюхивалие до ввхогэро! степени аналогично действие на цереяоз электрона х фотосистема I вккхх темпарагур.

Бвветвка низкотемпературных фотопрев раде вей 27CQ у та в но* и оуссеяэий дегнтонииояых фрагментов была одинаковой. 8то указывало, что обезвоаиванвэ оказывало слабое здяявхз ва овсйспа акцепторной часта. Г пленок, одвако, откачана несколько иеньлая скорость медленного яомасаеата темя ев его восстановления U.7C0* ар* -170°С ш> ораваевжо о вуопевавямя.

В отличив от фотоокксжехяя S700, способность иорогагасгод к фотоящдуцвровакяому увеличение выхода флуореоцеввди, отражаадеыу функционирование фотосистемы 2, сильно подавлялась вря обезвокива-вяв. Это умаивало на сильное умеяькеняе способности к фотоперево-су алектрона в реакционном центра фотосистемы 2 при удалении воды -ив объекта. Перевод высуиеяных хлороялаотов э оуспенало чаатично воосзанавяхвавперемеянуп флуоресценцв», которая, однако, была вдвое вяже, чей у «сходни хжороплаотов. Добавление «квогвявдг доноров алактрока фотосистемы 2, таких хах гядрэхоидамих или аокор-бат, в» вывивало дальиейве* активации переменно!! флуоресценции. Таким образом, при выоумвакжи хлороплаотов часть реакционных центров фотосистемы 2 необратимо повреждалась.

Наш было обнаружено значительное повышение термостабихьяоотя реакционных центров фотооиотемы 2 я, особенно, фотосистемы I при обеавоживавжх хаоромастов «ли субхлоро&лденхг Фрагчзнтоз. 7ах, если нагревание суспензии хяороллаотов в течение 5 мияут при 45° приводило х псхяому подавление скоаобнести к перепонкой флуоресценции, то нагревание та нон хлоропласюв при этой же температуре лишь Незначительно онемало величину фотоиндудированного увеличения выхода флуоресценции. Еолнооть» епособвооть к индукции флуоресценции исчезала пооле нагревания пленок при температуре около 70°С.

Фотосыгедвв*» В700 подвое»« ночевало со еле вагравааяя суопея-ежи дхгяюкивовых фрагментов при 75°-78°с <р*о.5, кривая I). Натре-

jr *

Л700 (oTKtA)

Ряс.5. Зависимость количества способного к фотоокнедевив E70Q от температуры предварительного вагревавия суспензии (I) ил* пленки (2) днгитонкиовых фрагментов.

ваше яе пленок атих фрагментов при температурах вплоть до П5°-IIß°C не приводило к уманьиениа количества фотоокнсднпцегооя П700 в образце. Более выоокие температуры вызывали чаотачное подавдевне фотоокиолениа П700, которое полностью исчезало поояа нагревания щенок при температурах I3Q°C и выше (рио.5, кривая 2),

Нагревание пленок хлороплаотов ври температурах около И5°С вызывало существенные изменения в низкотемпературном опактре поглощения: в краонов области максимум поглощения сдвигался в коротко-волнозув сторону, а подооа поглощения хлорофилла в исчезала. Несмотря на изменения в спектре поглощения дифференциальный спектр JJ7QQ как при комнатной, тая и при низкой температуре оставался неизменным. Это указывает, что пигментная онотема значительно более тариолабильна, чем реакционный центр фотосистемы 1. Коротковолновый сдвиг максимума поглощения мог быть обусловлен дезагрегацией -¿дорофвлла § при нагревании. Невидимому, хлорофилл в более термо-лабнден, чем хлорофилл ä » на что указывает изменение соотнонавнв хлорофнллов j/b в пленках хлоропластов: еолн у походных пленок оно составляло 2,1, то после нагревания при IIO°C отновение хлоро-филлзв а/в возрастало до 6,5.

Таким образом, приведенные вше данные показывает, что реакционные центры Фотосистемы I способны к переносу электрона в условиях сильного обезвоживания, тегда как реакционные центры фотосистемы 2 при атом обратимо ннактявнрувтся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрим, каким образом можно объяснить существование нескольких компонентов в кинетике теыяового вооотаиовления П700* при температурах ниже -95°С у хлоропластов к дигитоннновых фрагментов. Поскольку при низких температурах в каждом реакционном центра фотосистемы I возможен перенос только одного электрона, а скорость обратного переноса от акцепторов значительно ниже, чем скорооть прямого периноса электрона, существование нескольких компонентов в кинетике темнового восстановлен»я П70С* при низких температурах нельзя объяснить одновременным функционированием нескольких акцепторов и каждом реакционном центре. Это потребовало ввести представление о о у не ст нов анв и при температурах ниже-9Ь°С нескольких групп реакционных центров фотосистемы I, раалнчаецкхоя характером функционировании акцепторное части.

Следовательно, все реакционные центры фотосистемы I, приоутот-

вукцие 2 образце я функционально равноценные при температурах до -95°С, яря более низких температурах разделяется на три группы,ха-рахтеризувяяеоя одинаковым П7ОТ я специфическим характером фуаккяо-нироваажя акцепторной частя. В одной группе вторичный акцептор яа овоообен к фотовосотановлекип я переноо электрона происходит только между И700 ж первичным акцептором,.в другой вторичный акцептор опоообая х обратимому фотобоостановлехип в, наконец, в реакционных центрах третьей группы вторичный акцептор ^»восстанавливается только необратимо. Реакционные центры первой группы обусловливает быстрое вооотановление П700* а темноте, второй - медленное восстановление П700* в темноте я третьей - необратимое фотоокясленяе 0700. Относительная доля жаждой:группы реакционных центров фотоев-отемы I является функцией температуры.

Схематично вышеизложенное можно предотавить следующим образом:

*г

к-г

Я1 *г . п——>лх--->А2

Температура от -60° до -95°С Температура ниже -95°С

Не представленной схеме символами обозначены сгоообсые при ука-ваяхых температурах к окиолжтельно-воостанонительныь превращениям переносчики реакционного центра фотосистемы I: П - {омаитигаый пигмент, - первичный.акцептор, * *2 ~ * ^"обратимо

неостанавливающиеся вторичные акцепторы, е^, и^ и к_, - *он-отанты скоростей реакций прямого и обратного перенооа электрона.

Таким образом, отсутствие у дигатониновых фрагментов быстрого компонента там8с»ого »ооотаьС1Л9н»я П7001, ври температурах выяе -95°С обусловлено тем, что ахехтрон от восстановленного первичного акцептора эффективно передается вторичному. 7 выделанных с приме-венке» джэтиювого эфира фрагменте* фотосистемы I, которые обедзе-ни вторячяышакцептороми, обращение первичного фотоакта в темноте

-2

Лк

-I

начинает наблсдаться при значительно более вмсокжх температурах, чем у днгитояиновых фрагментов.

Результаты, водучаевые при ясследовамя дигягояиловых фратиея-тов, реакционные центры которых была предварительно модифицированы, показали, что быстрый компонент темвового воостаяовлення П700+ пря низких температурах не связан о функционированием П430, как предполагали ранее { viaae? et.ai. , 1974). Таким образом, атот переноо-чнж является ве первичным ( tiaXkla , 1977, Ее , 1973), а вторичным акцептором электрона. Ееsobo пока, какова химическая природа соединения, коревое электрона от которого обусловливает быстры* компонент темвового восстановления 11700'*', Возможно, это соединение.идентично переносчику "Xя, обнаруженному методом ШР (Uointosh. •t.a.i,, , 1976). Экспериментальная проварка этого предположения, однако, затруднена тем, что охиохжгельво-вооотаяовнтельлые превращения переносчика *Х* регистрируется только при температурах, близких к абсолютному нулю, тогда как быстрое вооотановлевие П700+ наблюдается а при более высоких температурах.

Возможно, что обозначенный ва схеме символом Aj переноочик ве является ооедивекием, вепос ре детве вво принта сади электрон от возбужденного П700. Согласно схем», предложенной недавно Зауэром я др. (Sauer et.ai. , 1978), в цепи переноса електрона до П430 функционирует ве един, а два акцептора. По последним данным, одним ив этих акцепторов может быть молекула хлорофилла, отличная от П700 (Sbmüov •t. el. , 1979). Трудность регистрации более быстро фуякциови-рущкх акцепторов я вайях акспериментах бшю овягааа с недостаточным временным разрешением установки.

Таким образом, понижение температуры вызывало закономерное ж обратимое изменение свойств реакционного центра фотосистемы I. По-явленке сложной ккнетякя танкового восстановления П700+ при коиват-жой температуре мы ваблпдали у образцов, подвергнутых обезвоживание. Двухкомпоаевтпооть восстановлении П700+ в атом случае могла отражать участка в атом процессе двух акцепторов электрона. Обращает на себя внимание, что образование твердой матрицы как при ва-мораживаниж образца, так ж при его эыоуяиваяви приводило к уоложне-яяй животики темвового восстановления П700+. Однако, каждое из зтах воздействий специфически влияло на перевос электрона в фотосистеме I. Так, мы не обнаружил« у обезвоженных фрагментов необратимого фотоокиолеяия 0700 при комнатной температуре. Не наблпдалиоь при а тих уоховжях и похожжтелыше изменения поглоцения в области €88 ей. Кияенва те мяо в ого восстановления П700+ у пленок хлорояла-

м *

о 101 м джгитонинов« фрагментов при ксинатной температуре, s «тм-«ие от оуопенвма при нивкой, в* зависела ох длителвяосги овввдеямя. Все хыхехахохвкное свидетельствует, что вонххеяие температуры х обе аю ива им а в целом сказывает и* аналогичное действа» на ововст-ха реакционного центра фотосистемы I.

Подыхав*« хермоотббвдьвоотв реаацксяльсс центров пря обезвоживании обусловлено, вероятно, вимобллаэацией И белковых компонентов а уменьшением возможности их денатурации. Ложно предположить, что х одучае разработки охотам аффективного преобразования оолвеч-ного излучения х адехтричеокув энергии, построенных на биологичео-хих принципах, возможное» оуцаетвеиаого повышения вх уотойчивоотв боа потери фотохимической активности будет широко вспохьзоватьов.

ВЫВОДЫ

1. С целью научения перенооа электрона в реакционных центрах фотоовстемы I проведено оно тематическое исследование температурной зависимости темпового восстановления П700+ хлороплаотов в оубхло-ровластных фрагментов, в различной степени обогащенных П700. Установлено, что в интервале от - 60° до -170°С, когда темпом« вооэта-новленне П?00+ определяется переносом электрона от акцепторов фо-тосиотсмы I, его кинетика зависит от температуры в окислительно-восотановнтеаьного состояния реакционных центров.

2. Показано, что у хдороплаотов и дигитониновых.фрагментов при температурах ниже -95°С быстрый я медленный компоненты тешового восстановления П700* обусловлены обратным переносом электрона.соответственно, от первичного акцептора я П430, функционирующего х качестве вторичного акцептора; необратимое фотоокисление П700 связано с необратимым восстановлением П430, Предполагается, что наличие двух компонентов темпового восстановления П700* н необратимое фото-окиодениа П700 при низких температурах связаны о существованием х этих условиях трех групп реакционных дентрои фотосистемы I, в одной на которых вторичный акцептор не споообев к фотовосотановленио, а

и других вторичный акцептор восстанавливается обратимо иди необратимо.

3. Установлено, что скорость быстрого в медленного компонентов темпового восстановления П700+ поотоянаа в широком интервале низких температур, что может указывать на туннельный механизм переноса электрона к П?00+ от первичного и вторичного акцептором,

4» Соответствие кинетика фотоиндздаровании* измоиопии помимо■

я«я при 700 ш к I облаем 726-900 ни 7 фрагментов фотоонетемы I в различных окмолительно-гооотаыо^тельньсг условиях ■ прж таких температурах позволило заключить, что фотоиндуцнрованяое увеличение поглощения я блихней инфракрасной области действитежьхо обусловлено переходом Д700 и окисленное соотоявие.

5. Показано оходотво дифференциальных спектров 0700 и кинемн текнового восстаиовдения П700+ при низких температурах у фрагментов фолоистемы I из тидакоидов гран и межгранных ламелл, что указывает на сходство реакционных центров фотосистемы I, локализован« вой в рваных участках хлоропласта. Предполагается, что равная фо-тохимичеокая активное» фрагментов фотосистемы I из тилакоидав гран и иа ма»равных ламелл определяется различиями в компонентах цеоя переноса электрона.

6. Установлено, что обезвоживание хлоропластов и дягитониновых Фрегментов (до 8-Щ£) не влияет на перенос электрона в реакционном центре фотосистемы I; высушивание образцов вызывает резкое повышение термостабильноста реакционных центров фотооистемы I.

7* На основании проведенных исследований предложена схема пе-ренооа влектрона в реакционном центре фотосистемы I и механизм не ре но о а еле кт рои а ос первичного и вторичного акцепторов к ПТОО1".

Список работ во теме дксоертации

1. М.Г.Рахнмбердиева, Н.Г.Бухов, Н.ВДарапетяи (1977). Характеристика фотосистемы I на т/вакевдов- граны и межгранных ламелл хлороплаотов.

Биохимия, ¿2, № 10, 1864-1871

2. Н.Г.Бухов, Н.В.Карапетян (1978). Исследование акцепторной части фотоснотомы 1 по температурной завионмооти фотопревращений [1700.

Мож.биол., 12, к 868-877

3. Н.В.Карапетни, и.Г.Рахныбердиевз, Н.Г.Бухов (1978). Природа изменений выхода флуоресценции фрагментов хлоропластов, обогащенных П700.

Биохимия, 45, К 7, 1319-1320 Н.В.Карапетяв, Н.Г.Бухов, Л.Л.Красневский (1978). Исследование акцепторной чаоти фотооистемы I субхлороплаотных фрагментов, -обогащенных П700.

Тезисы конференции "Оптимизации фотосинтетических структур и процессов",Братислава (ЧССР), го

5.. H.Г.Бухов, H.B.Карапетян (IJ79).. фоюиндзпарованные изменения поглощения при ООО в», связанные о функционированием фотоояо-■твмы I.

Биохимия, ¿V, * k, 70Ь~?10

6. в.В.Караоетян, Н.Г.Бухоа (1979). Влияние дегидратации на функционирование фотосистем вмовях растений.

Мол. б иол., le », 947-95*

7. H,Г.Бухав, И.В.Карапетян (1979). Независимость от температур« окорооти быстрой фавн темнового восстановлении П700*.

Биофизика, 2*, fe 5, 806-810

/

Обим 1,5 а.» Тираж ПО «о,

TIM» «т 13/УШ-ТВг. 3wi !7T4t>

Фермат eoWVt-1/ie O.A.

♦.бршжл К МП Главного упраалмля илплтм рае»? КСУ СССР