Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Природа повреждения и способы стабилизации хлорофилл-белковых комплексов изолированных хлоропластов

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Природа повреждения и способы стабилизации хлорофилл-белковых комплексов изолированных хлоропластов"

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ БОТАНИКИ

ДАДАШЕВЛ СЕВИЛЬ БИЛАЛ кызы

ПРИРОДА ПОВРЕЖДЕНИЯ И СПОСОБЫ СТА Б и .Л К ЗАД И И ХЛОРОФИЛЛ-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЗОЛИРОВАННЫХ ХЛОРОПЛЛСТОВ

03.00.12 — Физиология растений

На правах рукописи УДК 581.132:581.132.03/07

А К Т О I' Е <:> Г р А т

дксер^ция па сошиииг ученой егешни кандидата биологических наук

блку - \<т

Работа выполнена в Институте ботаники АН Азербайджанской Республики.

Научные руководители:

— доктор химических наук, проф. С. Д. Варфоломеев

— доктор биологических наук II. М. Курбанова.

Официальные оппоненты:

— доктор биологических наук, профессор А. А. Кулиев

— доктор биологических наук Н. М. Гулпев

Ведущее учреждение — Бакинский государственный университет.

Защита состоится „ " ,, АшШЪ^_____" 1у94- г. в

„.......часов на заседании специализированного совета

Д 004.12.01 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук л Институте ботаники АН Азербайджанской Республики но адресу: 370073, Баку, Патамдарт-ское шоссе,. 40.

С диссертацией .можно ознакомиться ь библиотеке Института ботаники АН Азербайджанской Республики.

Автореферат разослан „Л_лг.

Ученый секретарь Сп£циализкроь;!ши<го со-сстз, кандидат биологических наук

джавадова р. к

- з -

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

актуальность проблемы: известно, чго малая часть хлорофилла (Хл) в клетках лабильна и склонна к деструктивному цютоокислению (КрасновскиИ, 1965). Бнло установлено, что интенсивное освещение вызывает фотодезагрегациы хл в клетках растений, смещение листьев в анаароОних условиях ведет к увеличению Флуоресценции (ол) мономерных форм Хл, которые быстро выцветают а анаэробных условиях (Красновский, 1970). кинетический анализ фотоингибирования, проведенный коком (1965) и измерения кривой фотовыцветания пигментов другими авторами (Шувалов и др., 197Э) привели к выводу о том, чго начальной отадией фотохимического ловрездения является инактивация рц. Более того было показано, что на заключительных стадиях повреждения включается процесс выцветания нигдентов-сбор-щиков. в работах Березина, Варфоломеева (1974, 1975) был проведен детальный кинетический анализ инактивации хлоропластов гороха, которые включает по крайней мере два формы хлорофиллом, имеющие различную активность в реакции хилла и различную стабильность в растворе, недавно Карпентер и др. (1986) на изолированом светосо-бираицем хлороф^шл-бвлковом комплексе (СХБН) и комплексе реакционного центра фотосистемы I (рц ФС1) показали, что кинетика фотовыцветания хл во всех случаях носит мультиэкопоненциальный характер , Наблюдается ускоренное выцветание агрегатов Хл, которое замедлено в мембранах, цивотв о тем остается неясньм чом определяется фото-устойчииооть натиьяых форм у.л в изолированных хлорофилл-белковых комплексах.

Настоящая работа являлась чазгыо исслед ианий, проводимых в лаборатории биоцшики института ботаники дл Азербайджанской рес-' публики в рамках координационно го плана НИР АН СССР по ¡шправле-

ша: "Исследование принципов биосинтеза хлорс^илл-оелксшх комплексен и их организация в мемЗранах хлоропласта", И гос.'регас- ' грации 01.66- О СЁ0671.

цель и задача исследования: основная задача наших исследояа-ыш состояла в тжяснении природы фогоповрелдеяия изолированных Ш(| прздсгавлявдкх соОоч препараты рц СС1, РЦ ФС2 и СХБК. Представлялось важным .исследовать процессы фотоповрйлдеК/я пигментов, £ частности различных 4орм хл в эгих комплексах. Изучаемые белковые комплексы находятся а различной.степени ассоциации огделышх .субъединиц,г.е. а димернок, .олигомерьой формах, в этой связи вал- ' ккм для .понимания механизма фэгоусг Зчивосги комплексов представляется исследован; о устойчивости аосоциатои кокшексив. и наконец, в состав комплексов входлг различные, пмкпёл'тлы, устойчивость которых при фогоповрелдекии пигментной части модег сильно, меняться. Б связи с эг 'м,. веыкш ка наш взгляд является выяснение влияния фотоиовреаденшг пигментов на состояние апоаротеинов комплексов, др/.нямал во вникание тот закт, что процесс выделения комплексов Судет в значительной степени связан с утратой нативнсго защитного механизма в работе ставились задачи по исследовании и поиску путей ващйгы изолированных комплексов от (ротспсврелдения.

Научная новизна и практическое значение работы: ьыявленые аькономерносги фогсдовре^ения Х£К и фи'гсдесгруыдии хл в изолм-. ровашшх хлоропласта* показали: I. фогоиндуцириванное вицветанле хла и £ в гялакоидах и изолированных Х£К носит м^льтмэкспопенци-а.-.ьиыг. характер; начальное цогоингибиройаняз цункцин тилакоида проявляется в нарушении взаиаосвяз/ - двух -фогосиагвй ив ¡ювре..,пекли донорной с города :г/32 йОЛйзм реакционного центра; з. -^огоинду-цириьанное- лкцв<?.анке Хл имеет следуи#ую ¿оследиьа!елъаосгь:

СХБК > РЦ Ф01 > РЦ К2.

• нанизньшвй устойчивостью к фогодсвре.-вделху л fj ^>01 и РЦ СС2 обладают агрегаты ангшшах, а. л - сюиояные формы, оли-

гоморнае и частично диизрние ассоциата ХН( в процессе фогспоирен-денил распадаются до монимерных 1{орм, a cocías полипоптидой ХБК консервативен и при фотоподревденш! комплексов, лишь незначительно подвергаете« модификации детергентами.

Подучешние результаты показали, что испо.изованив ХЕК как снстеми преобразования световой энергии а биотехшлогических целях имеют оерьезше ограничения, связашше о фотоповреадешмш пигментов, иигме.нг-Оелкоиого ч ые.нбелкового взаииодейсмил. исследования дают основаниэ полагаг, что прослеживается направление могущее придать технологичность шбрашшм объектам, показано, что водныз препараты из аидонаманенних стеблей (листьев) реликтового растения шпал гпоепозз я Вивсиз bjrceaa продлевают устойчивость изолированных тилакоддов шпината к фотоиндуцированнсму повреждению' пигментной скстеш и функции.

дп»обацидирабо;т'. цатаргллц диссертации доложена и представлены а грудах ряда специализированных научшц конференциях, всесоюзных н международны* симпозиумов и конгрессов: конференции моло-днх ученых посведенной 50 легки института ботаники (ГЛку, 1984); Конференции молодых ученых АН Аз Р (Баку,- IS86); Х1У Международном йиолк^ическсш конгрессе {Jipara, 1988). У Всесоюзном биохкмичес-kóm съезде (Киел, i9£S)j Международном симлоаиууе по минеральному питанию и фотосинтезу (Варна, Н?Б, 1088)ХХУ Юбилейном совещании ■ и симпозиуме по фотосинтезу (Толбухин, НРБ, ¿.968); У1 ЕврапеЦокой биоэнергетической конференции (Амстердам, 1990 и на сенинарах лаборатории биофизики Института ботаники,

Публикация результатов нсслздованкй; Основные положения диссертации изложены в 14 печатная работах.

структура и объем работы; диссертационная работа изложена на страницах машинописного текота, содержит рисунков, ■ таблицу, вкллчает'ввндеяие, обзор'лит.ератури и 4 главы*' в которых излогаюгся методика к результат экспериментов, общее заключение и выводы, список цитируемой литературы содержит 257 наименований.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служлли: хлоропласты, выделенные из листьев коммерческого шпината (Oleracea spinach ) и реликтовых расгеник Ьшав xacemoaa , иглица гнрканская ( Buso.ue hyrcans), самшит (Bikus [цггссаа ), восточный чанар { Plat anus oríentalla), .железное дерево (porrotta pérsica ) а хлорофилл-белковые комплексы гидаковдов шшната, получении по методу, щугиловой с сотр. (1976) с помощью тритона X-ID0 на ионнос<5менной колонке с дэлэ-целлшозои с некоторым ыодицшациями.

С использованием пластинчатого элекгрофиреьа в ПААГ в недена-турируицих и дец&турируюдм условиях исследованы, изменения оубъ-сдкничного состава и композиция ХБК и полипедтадов изолированных препаратов ХХК соответствующих рц ФИ» РЦ ФС2. СХБК« электрофореги-чеокие гели и оКрашенние препараты электрофоре грамм деиситометри-ровали на микрофотометре ИФО-451. ЯолипзптидныИ состав комплексов определяли согласно прописи дет и (1970).

Концентрацию хлорофилла и отношение хлаДлв определяли на спектрофотометре VSU-2Р в 80* 'ацетоне по формуле дрнона на основании коэ^амцеьтив Маккини (Шлык, 1971).

Спектры ас мощения Щ( били снят и ¡¡а спектрофотометре С<$~Г<5

с ннтагруюкей старой а приспособ лзш;ем для намерения пр'л -1ЭС°С> . или спектральном яцчтелгтзльнеи комплексе КОЗУ-23< позволяющие« ДЗМЗр.чгь ЛрОНЗЗОДННа сгокгри,

Сшгсгрн нйзхотзнпоратурноа фл (вря -190°С) измеряли на установи, собранной а лаборатория и описанной в работ'1 (Абнлов и лр•, 1С-57).

С идчьэ ксследопаиия динамт« фогошцве такая изолированных хга йнла собран^ установка, йлпзетд к баогехнологической, состоящая лз осветителя (Селил саот, ЮО С00 лк), термостагируемого (24°С) ¡и'шнргактора ц непрерывного потека суспензии.

ССНОЕШВ РЕЗУЛЬТАТ!! ЦССДЗДОВАШЙ X, сотодеотрукцал мембран изолированных хлоропластол

Вклениз в овогему аятоокаслястяго акцептора электрона - мв не огаза$а&г сЭДзкта «а характер фотовццьвгашш, но позволяет про-' лодпгь исследошииш о функционирукцвз оуспанзизй хлоропластов. (табл.1).

Таблица I.

Отношение хла/хлн при различном времени, функционирования хлоропластов (70 мкг Хл/гл) л условиях с'летовог.") воздей-егьья

Хлоропласт .Я'.ема' функцкоиированяя, час

0 о ** 4 ! "1 1 со 1 ® 1 \ \

роз добавок 2.0 1.9 Г,7 1,5 ' -

+ МЗ Г.7 .1.8 1,8 1,3 -

•а -

результаты спектральных исследований при cas толом воздействии "ч хлоропласта шпината представлены на рис.1- Красная полоса низкотемпературних пзрвих. производных спектров поглощения хлоро-иластов к хлоропласгоа, где электронный транспорт запушен экзогенным ив сильно сгруктурлрована я с небольшой вариациями по длине полны состоит из 2-х форм Хдд (G42. 650 iw) к 1 i>opii хлп (662» 670, 67S. G02, 6Э0. 6?6 • 705 т). следует: обратить вшианиа на низкое содержаний длинноголновшс <$оры Хла - 690. 606. 70S им. Под действием света впаокой интенсивности происходит <1отодесгрукция всего светособираоцего комплекса в целой к здесь трудно наблюдать ¡«.теп либо видимой избирательной чувствительности одной из форм Хл. однако дегалышй анализ слекгралышх кривих показывает, что полной деструкции ивегособирагацего комплекса предшествует фотоде-загрогация хля 705. об это;,: хакка говорит цахт возрастаем

поглощена»! в коротковолновой области. Ка относительно- низкую устойчивость дллшюволноннх срорм пигмента указывалась в работе дк-седьсона (I97B). Первоочередное £отоанцвеганке Х-ла 705. являвшееся следствием подавления функции ядра ФС1, может привести к нарушений регуляции прераспродзлепия энергии и последующему драш-глческому выцветать всего свотособкракцего комплекса, что подтверждается исследования.'.:*! Hoica (I9S5) • В работакцой системе in vitro , в силу несбалансированного соотношения рц " экзогеншх акцепгров и доноров электронов, зозбутгдекиое состояние ядра ФС2 KOive? привести к подавлению рц, а это в свою очередь приводит к фогошцееганим бликгйшого окружения, в том число формы Хяа 705.

Переменная {>л изолированных хлорспласгов, подвергнутих интенсивному освещению в мпннреакторе непрерывного действия в присутствии [«3 полностью подавлена после 3 часов функционирования

pzo.j. nspaue производные едекгров поглощения (~I9G°C) а) суспензия хлоропласгоа, б) сусдензая функционирующих моропластов ( электронный транспорт зануден экзогенным MB)

(Табл.2).

ТаЗдвдз й

Показатель переменной 1<л в процессе непрерывного • освещения хлоропластов (X-, 50 А'кг/мл)

Показатель «л (10) 4®(fc0) äl/2 tшх

■ условия экспе- й Ф

рамен га час

Хлоропласты ' .

(контроль) 2,5 3,0

+ UB ' 2,1 0,8

Примечание; 6<$(tс) переменная часть фл до запуска реакции} $0(t0b Ф, индуцируемая измерительном слотомi tl/2-подупериод существования дф»t tax аФ час-время оущйотвоваикядФ в ходе KS прерывного освещения в часа/.

.Пзяесгно, что в условиях, когда интенсивность света не лашгируо! скорость транспорта электрона (условия, присутствуй^ при-изкор.-. нииаФ), отно. мельный воход переменной фл отражает электронный транспорт. действительно, в контрольных экспериментах ми каблвда-. ли интенсивную ье ременную фл в отсутствие акцепторов электрона, которая значительно гасилась в присутствие ив. В случае присутст» вия л реакционной среде донора и акцептора (Tadл.2) как а Ф, гак и общее время существования фд t шкс (д'$) резко уменьшаются, результат исследования переменной Фл указывают на то, что фото-поврездение хлоропластов в первую очередь происходит в пределах

1,2 0,3 1.5

0«5 0*2 0*8

И! '1С2. Э-и результата совместно с представленными данными по непосредственному исследопанкю фотохимической активности ФС1 и ФС2 указывает на го, что электронный транспорт, ассоциированный с <Ю2, подавляется значительно сильнее чем подвергается повреждении <1-01. данные по переменной Фл указывают на то, что <и?тогьяреаддн;м происходит на участке допирования электрона ФС2, поскольку добавла-ние искусственного донора электрона существенно не изменяет выхода переменной фл. По-ьвдимому, наиболее чувствительным пунктом к фо-топоврездени» в ФС2 язлязтся из собственно аппарат разложения воды, а участок, локализованный значительно <5лд«е к РЦ2, но за пунктом непосредственного входа в ?Ц2.

2. «отодеструкцйя изолированных ХЕК.

В данном разделе приведены результаты исследовании фотопов-ре*дзшш различных шорм %л в ШС< относящейся к рц ОС1, ядру <'.>02 и СХЬ'К. На рис. приведены опэстрн поглощзния и 2-я производная слектроп поглощения ПУШ-Хла-йм:;оного комплекса до освещения к после 45 мин освещения, Дан/шй комплекс характеризуется наличием форн хя - Хла 668, 673, 6В2 а 690 шд, Фотошцшгакив подвергаются особенно сильно хла 602, 690 В мецькей степени хла 673 »1 686

Н.4.

Преимущественное (ротояициьганко длйлноволиоькх форм иасивда-ется и в ХЕК соотносимого с рца (ряс*2£). 4<=1»з до мин освещения нроисхсдиг разное выцветание хла 6*>3 и 690 ш. Более короткояол-

новио оор;,ш ь,ш;ее (рзтсчуястаителыш. иная картина наблюдается в СХБК (рис.ЗВ). Б нерву» очередь выцветают хла 6СО и 663. длинно,-лолноше формы и основано торш хла.705 л 678 им и Хла 670 ни .. более устойчивы и изменяются незначительно в процессе освещения.

л д п: ici -¿■Jl ly- v W. ----------—~------- r ДНИ 21 ICV*/ V Ь /¡x Дек %f lJ V:

ч '»A ^ -v -i_L_i_J ..« III - ? . л 1 Ai • Y w ^s£S/. y" 11 iii i , « < vA А/ ftc V v v v .».Ш ..sr. » jJ..tJ-í-

еьо veo eco' vwj • pai na Л с.

. p::o.2. спектры йоевдзшя (í.,b,b) fi 2-uo прокзооднио спектров яоглощзнпя (Г»Д»П) Ш С хлоропласт ой шпицами ькомрояь освощоикооть 100 ССО лк

Авалаз спокгров <Гл однозгачяо харакгср'мрг яшшонгзсояо кютнеиеко ^уореецщф-вде цссгдо ШСО-Хл^ч-'глкссого и 7X11 ГЦ2 kcúíwkgqü как фогочухстхешт а рцзруииг- "пссп £ кроцсссс сс.-ве^ония. С^скгр о*.Ш{ иод клали»«; oeiw,гскг.с роз,\о кяется. однако изшизшда в эгеи одучао .водп^-ргаетсл ескозпг-л оресцсрдаач полоса пра 662 ш». Измеийнко в' области 656 bu из.-.рачительное. ;;ало йзмеияогся такке слабая датшооолкодеш полоса ал, oiui-лшь несколько уменьшается под дшшккги ооэзв;пная (Тайг..З) • Мояио пологать, что в ХБК» соотвегстег«'.«* рзпкцпегяшк.- î\:î;t-

pi-м Ç-GI и Ф02 ücííobhíím fwxan!ia.40t4 задан or фоговицваганкя служи миграция знорг:'.'» l'a гишшоволновцо форм« хл. действительно, спзктр.ч фл раакдиош!!:.«; центров харахгяризуагся достаточно мнтпн-chbhoü ллянноволиэеоИ Сл. этот ыехшншм, по-видимому, не дойсг-лузг л СХБК. здесь нябладчетсл tí слез ила мацее рассмерниэ виц-;:з?а'пс-з кагпшшх фор:»» в основном поглоцзыацяг в коротковолновой ооласги поглощения хл.

Таблица з

Отношение максимумов ол а изолировании ХЕК до и поело освещения

б peí "л oc£oi.v3h'-uï _ôbl^iljzimlo^jîei!__

(мин) до освещения поело освещения

?Ц ФОТ 45 1,6 0,5

РЦ ÎG2 30 0,6 0,5

CXEÍ 45 CU3 0,5

На рис.3 приведены грзфяии, характеризующие длигмику фоговыц-ветанил хлороф:шол-, каийольиюы устойчивостью обладает СХБК. нап-:мншз2 чувствительностью кскояеке РЦ СС2. Полное выцвеганяз aceró хлорофилла ядра w¿ наступает через IÍG часа ооьещенил. Степень 'фотоустокчнзости аигкенг-болкоцих комплексов (ЦБК) представляется следу^йи: СХБК >?Ц ФСГ > РЦ ФС2. .

Известно, чго весь хл в хлороаласгах связан с белыми, эти комплексы образуют монсмерныз, димерше и одкгомерные ассоциации

1Ле Л

1.0

/

/ РЦ ФСН

о ■ О /ш <21 ■ /

7' /6 ■

р /

/о

¿О СХБК. хла

I V п.Р гР* .сшс

/ У' - г^СГ ■

0.5

ь.

даго

-л_I_д,.„. —

30 60 Ю 120 срэаЯ(

рцс.З- Дишшка фотсвицвегаши ХШ

в талакоадах'. Электрофореткческии анализ показал: I) при освещении ХБК-Г фэговнциетшшю подвергается в ооновном, слигсмеркая (|ор|,-.а (СРа), сопрово/здакдееся уменьшением содержания СР1 и возрастанием доли .свободного хл; 2) при освещении СХЕК фогопыцвета-няй подвергаются олвгоаеркая (.1.%) к димеркая ( 1Н? ) формы. Мономер ( ) схбК устойчив; 3) при освещении ядра ФС2 наблюдается быстрое выцветание Сра. эти данные хорошо иллюстрируется и • таблице . •

Таблица 4

¡{змзкэнйв аоотцошвнпв различных комплексов при , фотовыцвагашш

' РЦ «601 РЦ ФС2 СХБК

до после до после до после

оов. оов. оса. осв. осв. осв.

олигоиер/мономер 0,17 0.1? 2,29 0,26 0.94. 0,35 •

РР/ СР 0,44 Г.23 0,76 3.68 0.63 0,77

Примечание-; ОР - сумма площадей поЛ пиками соответствующих гюмплексов. рр ~ свободный пигмент.

На оснаванш сказанного модно предложить общее правило для поведения субъелшшчного состава изолировании* комплексов при сверовен стрессе: олкгомэрныа и частично дгадерные форма при световом ■стрессе диссоциируют на мономерн.

Анализ полипептидного состава комплексов 'показал, что поли- • пептидный состав ХБК1 (рис.4),' вкллчащий по, 70,'31. 32, 19 и 14 нДа белки изменяется незначительно, в основном за счет уменьшения содер;шния полипептида 70 кДа и.возрастания доли белков а .области 30-40 кДа» Полипелгидкый состав СХБК, включакщии 3 .группы полипептидов 83-25 кДа, 55-21 КДа а 34-2Р. кДа.из каждой субъ* единица СХБК, различается но устойчивости. 'I лэнипаетсн содержа- 1 •иие белков 80. 5б и 30 КДа и в меньшей'степени полипептвдов 23-27 еда, при оояедании ХБК2 наблпдазтея быстрое вицвегакие СРа при

-ч 16 -

рис.-î. Полипепгцщшй состав ХБК

Г.контроль; 2-освещенность юо ОООлк.

этом содержание грушш белков 35-28 кДа онижаетая, особенно существенное снияениз наблюдоетоя для полипаптида 32 кда, предотав-дящого собой вероятно Д1-протеин»

Таким образом, изменения в полипепгадном составе при фото-вицпегании можно отнести к изменениям, связанным с диссоциацией олигомерннх форм.

3. стабилизация изолированных ХБК

рис.5 характеризует динамику фотодеструкции и стабилизации ХБК. При воздействии света комплекс рц ФС1 выцветает через 90 млн, РЦ <1С2 через .15 мин а СХБК через Ю5 мин. стабилизация комплексов 2% водно-солевом экстрактом приготовленным из листьев Danae гасепоза дает поЛоаителышй эффект. Добавление п суспензию экстракта продлевает в условия дэйатпся спета иатштоогь хл; РД ФС1 на 3 часа, ядра <1С2 на 1,5 часа и СХБК на 2.5 часа.

. на рис. 6 и 7 представлена дашше элекрофорэтичвского анализа ХЕК» которые позволяю? сравнить защитный оффокг из листЬев Визоиз liyrcona 0 аэ листьев Danpo госеяора.Как видно

прп длительном освещении изолированных хлороплаптов шпината (рис. 6) полностью вшцзэгает П7С0 ХБК и олигомер (дилер) СХБК» Большую устойчивость проявляют мономер- ОШ и ядро ФС2,.так мономер СХБК выцветает на G8i а ядро на 47Я'. Зодно-солевой экстракт из Danae racenoftrt (2-х. и проявляет хороший защитный эффект

особенно, на состоянии [17Ш. ХШ (в среднем на 50$)« Б меньше;'! о тепе ни защита проявляется на ХШ» соответствующем ядру ФС2 и совершенно нэ наблюдается з^скт защиты на олигоиерах CXLK. Существенное отличие защитного ощрзкта экстракта из листьев Buscun hyrcsno от экстракта из ¿спав гоеетоаа цакл>ичаетс;> в проявлении эф^пкга

щ*

■ м г.»

1.0

«.»

M M е.*

M i."

1,0 Ц»

' 0,1;

ЧЛ с.»

, 0,6

».ч«я.1,и .

if >• |'f" fitlîj ' ^f1 '

A' • jSf^* 'i

/

.fit» 1 г: , „»f.-y y .

,11,.,. ».I,,.

'р 'çj tí' i» m » « w №

PIIQ.5. стабилизация XEÇ 2Í экстрактом Danae гаоеыоза освоцонаосгь 100 ООО лк, ^контроль; 2- + экстракт Dmae raoenosa,

- Т9 -

•к

П *f

и 12

ii

Ut

ti

a

14

и

m

рис.G. влияние 2-х и 4-х. % родно-uоленях лксграктог из пидо-азмсшенвнких стеблей "листьев" Dcnae гасспоаа (Б<В) и 2-х экстракта "лксгьив" Huocun Ьутьапа (Г) на степень запмтн хлоропласта шпината'при длительном освеаенлй. л.- контроль; ь- cpiaj гь- lhcpi; их.- lücp-, 1У. - арг>

г

3

-.20 у

>•■ ~ ~ ' s

—

t J "î3 t.: г: и

— -— — —

F

m •-3 li ¥ V m t.?1 V; is

3

ll/lu -г. J i t.. ¿Ii ц/ш J> wli

pir.v. вл«лк::з 2-« и 4-xi» яодао-солгдох экотрцктоs из надо-изизи0/.шх стайлой «дкотгов" Çanao receaosa (Б«В). 2-х £ ахотракта "лиатьзв" Kuscuo byrcsaa (Г) на из- ■ меибнкз gooîhoûqtaâl п/п (пир1 /liîcp Ь п+ш/l (lhcî1*

LHOP/CFа ), П+Ш/1У ( LKCpVlHÍÍP/CPa ) £ Процосов длительного освещения хлоропласгов шпштзга.

па с::::'с-"зр (д--"ф) <ГХ». Мг""о г<?вср:;гь о с^б'.'Л'Ы'.ом i=r-fv ';';;c'xq ?-.г!гч олягспрл СХГ£ '. •ïTpvroM .-'л Пияеие 1|угссяа (рпо.0 г.П). згтмч .'ггйчпцягь япл raocKorpç/uis л:;-

tnniira гмитли! огкопгая'Ш г""';'■:!!!« scnnneJtcon (рис.?). l'an ГЯДКО'Я rSAK'JlX Прт.'ЗГ.ЪГ'Л'Г. »."» ITC"! f.cyiurJ сксзракт ИЗ Яиосиз

: ;гоглп в оир-здолеитй сю." •'!!• гзлэтлиу отпадения,

П/г] поста ссЕсщоиил, что гоггрт? о гзрлгадо s^okto нз состоя-о:яг-о::-зрп С.'Ш;С< это проявляется и в рззком уволконга велн-от:ип:г1;::л ¡ltï'i/ïï я иог'.-р-лшш езличам огиоздизя П-tlIl/l/ упогяз почтролц (р:ю.7 г).

Ойрздилзнш'.э отличил л г^зглгвдезти и шправлэлноотп за-«игкого сЦокт окстракгз лиегьбв fluacun и?гогла от Дьл-' огвяя окйтрчпта лз Рсаго гаг encan. «orjT говорить о разлит а составе экстрактов пз огвх емкиговнг. растет"!.

Исходя ад <|ciic!.'eiift iiowtwisïi устойчивости пяпянтйсго ан~ оьхйпа :глороплаоюв я иэсдпров'-зш» Ш( о лсмо^ью еодио-оолевнх препаратов Vnno.6 rzcer.oза. и ïi-ласпг, t^rc.cnn ш прозолп ис-слэдо.ганпэ доВотяйя о:<шю?о 'сезгя на ядсоштасти ряда релпкго-

р^.сто;'.; Па 'Слсрпмпот^-1 г-;-":". сз.гтл-оз'сс рзс-

г"п::';( /глсроплп^гн днр; Г:—rro.-rvc-i : Ьугсгпд

о;:з;г:.чгоъ к-ova ycTo;!,;;:r?,!.,.;:í .", < :r -n,

л л ,, v-qj-jp-. ; r:<: rfi.j •'eli С Î СП--

-:-;;-oc:'V, глруч 'rjcrc.n.ro глауг с::орссг.ь зкз-

■irjMMo яш, к»тз:л умзпкилог» сгасилгзярупгся. Для трех других рздтсто?чх jncicwJt "с.тлчлгссг'Ь хлорсчшстов значительно ипго, здесь хорзпгсрча v.;w?zt скорость.фотошцовraima только "лп с перр'с: пичуе осглгпчгя еялышм постоянным .заето». Как afatmso кшт/яя йидй'л-у,.',ль",5с :ir-г.таитов Ула и 'хлп s яи;ро-

пластах исследуемых соъакгсн носит бивкопоненцйалькнй характер. Для устойчивых видов Danae глсешоаа i Вихаз hyrcaaa характерна низкая окорость фотощцвегания я первые 6Q-J35 мин, для чувствительных вйдоо Ruacua Plctonus orbntaU«

отмечико возрастание скорости фотовццвотаняя л первые 10-15 мин освещения} ошоиенше хла/хлв а продессс- фотодеструкция также подтверждает этот вывод»

Таким образом» изолированные 'хлоре масти из ряда реликтовых растений обладают более высокой устойчивостью Своаго пигментного аппарата к сильному освещению, чем хлороплаоты шпината. Кинетика фотовццветания Хла н Хлв имеет биэкспонамцаалышй характер, обусловленный, по-видимому фотопиьрааденнем фотохимической активности хлоропластом, i-азличнад <4©тоустойчивооть к освещению хлоропластов иа раэнцх видов реликтовых растений на связана с условиями ваделония а является свойством вида.

ЗЩШЁ1Ш

Поставленную задачу-вц явление особенностей фотоиндуцировак-ного повреждения т шаковдной мембраны мы цопшалвсь решить путем исследования фотоповраздеиия пигмент-белковых комплексов в натиэной мембране хлоропласта с одной стороны и на изолирован- •. них пигмент-белковых комплексах с другой. Полагая, что кинетика процесса фтивицветания Хл явится корректным показателем устойчивости ХБК ми провели детальнее доследования состояния хлори-филлов в процессе фотоыозоувдения. Как y.te указывалось все исследования проводили в условиях ириблиясннЕх к технологическим, так как будто бы энзргопреобрайуюиии мембрана хлоропластов, или ХБК будут иопользуеатьоя, например, в системе регенерации Д.Тц

пли фоторазлоконоя возш о цея^э пслуповад водорода, кислорода Я.г.д. Юшетгка фоговиппзгр.ч^ч лттангоя во всех случаях (хло-роцласги, комплексы) носят нультазкспонэпцгалышк характер. В изолированном состоянии наиболее подлеркешшм действию света комплексом оказался -комплекс соответствующий ядру сватосо-бпрамций комплекс обладает бояютя устойчивостью к фогоповреж-деппю. так в СТШ фотоиндуцйротцйсо повреждение приводит к угенытенга ЪЩ и ЫТ2. При о г ом полоса денснгогроимн соотватст-вущая ьп? сохраняется непзктшой» а <К52 в процзссе «ротодеструк-цйи наблюдается уменьшение на олектрофорегражэ полое соответствующих СР1а н СР1. А'и^огичиая картина наблюдается и при анализе фотоповрздденпя комплексов соответствующий ©Л.

Значительно более устойчивом оказался полипептидкый состав комплексов,. вкэств о тем необходимо отметить, Что полппоп-тиди с большими молекулярными массами (и.и.) кмоют тенденцию к некоторому уменьшению суммарного колг-шсгва а процессе фого-деструкции. так л СХБК такую товдзяцио проявляют полипептпдц с более чем 30 кДа л.м., в рц <5С1 70 кДз полипептвдн, а в ядре <ТСЯ - такал тендоицвя т згаблгд^етсл, ро улсныгаогся количественное содержание иояяпзптвдов с м.м. 211-35 кда и особенно 32 кда полипептид.

Таким ооразоп гюлучшвше результаты давт нам основание утверждать, что использование ХЕК в бкогехнологичеоких целях как системы преобразования световой энергии имеет серьезные ограничения, связанные с повреждениями пигментов, пигмент-белкового взаимодействия и меисболкоиого взаимоотношения, Вместе с тем, эти результата ставят перед нами номе задачи относящиеся уже к сфере поддержания устойчивости систем, их сгабилй-

яацт. так ними установлено акатравд иапео х'асевоаа продлевает л условие действия свата яачкцпость хл в СХБК на 2,6 часов, в РЦ ФС1 на 3 часа в в ядре 402 на {,5 адоа. Проведение в этом направлении исследования и подученные результаты весьма обнадеживающие и дают нам основание полагать, что прослеживается направление могущее придать технологичности использования вызванных объектов.

ВЫВОДИ

1. про^Дв ш комплексные исследования особенностей светоивду-цирояаниого повреждение хл в твдаковдних мембранах и «йодированных ХЕК хлороиластов шпината в условиях приближенных к технологически.) (иатлевой минироактор» непрерывная перекачка суспензий, постоянное освещение белим светом 100000 лк, 26°0).

2. установлений, что кинетика (ротоиндуцированнсго выцветания Х'ла и Х-"Ш а тилакоидных меморанах и в. изолированных Ш(.-соответствующих СХБК, РЦ. ОС! к РЦ <¡02 носи мультйэкаиошш-циалышй характер.

3. установлена последовательность фотоиндуцврованнои деструкции ХЕК затрагивающая в первуя очередь ХБК, содержащие агрегированный Хл'. Начальное фотсповревдеииа функции тилашида проявляется в нарушении взаимосвязи двух ФС и в повреждении донорной сторона Ф02 вблизи реакционного центра.

4. Показано, что фотоустойчивость ХЕК по степени фэтоиндуцнро-■ ванного выц&етакия хл следующая: СХШ> РЦ ФСХ>ГЦ 402. Наименьшей устойчивостью к фотоаоврезденшо в рц ФС1 и ядре $С2 обладают агрегаты Хла в антеннах, а в СХБК - основные формы,

5. установлено, что олпгочарш» и частично димернце ассоциатн ХЕК в прсцеосэ фотоивдуцирояанногс повреждения распадаются до мономеркых форм.

6. состаи полкпепгидоо ХБК консервативен я при фогоповревдении комплексов, лиаь незначительно подвергается модификации детергентами: а) н XETÍÍ наблюдается незначительное уменьшение 70 кда и некоторая увеличение 30-40 кда асшшептидов; б) в ядрз ФС2 43-47 кда полипепгеды не уменьшаются, а содпргание 20-35 кда и особенно 32 кда полипептада уменьшается; в) в СХШ нчйтодавгея ¡«болмсе уменьшение 50-80 и 30 кда и стабильность 23-27 яда полипептвдов.

7. различная устойчивость к ос2саэня:а хлорошастов из разных видов реликтовых растений но связана с условиями выделения, а иаляегоя свойством вида, изолированные хлоропласта из Senae raeertosa И Згссов hyrenna обладают в 2-2»5 раза большой устойчивостью, чем поропластн из других пссдедуе-N.VX роликтопнх растении и изолированные хлоропласта из классических источников (шшнат, горох, пцеигця и др).

Основные научные результаты -диссертации изложены в следящих пачатнкх работах.

1. дадяшега С-Е- Т'ок.леструкцтя хдуро4,ялла в изолированных тоглталитичасштх белковых комплексах тилокоздоп // республиканская конференция посвященная 50 летмо института öoia-ники АН Дз ССР. Сборник трудов. Баку. I98G. С.ГО.

2. И.М.К.урбпноиа, ?.м.газанчнн, д,и.Ильясова, с.Р.Дядаиэпа, р.д.Гасанов. Оотоповрежде:ни хлороф:та в изолированных пмакоида»: я хлирс^ллл-^влкодых комплексах // у 'влч союзный

биохимический съезд. Киев. 1886. С.80,

3. Дадапэ&а С.Б. Исследование изменений л организации изолированных лвгсзйх-болкових г,о:,м?.зес(>я я процессе йогоповреддеи ния (ссьсдзшш) // республиканская конференция аспирантов All AS ССР- Баку. 1987. С.С.

4- КУрбакова и.М.» /,адасава G.E.. г&сакол р.А. защита меибран хлоропластом ооугдопшвоцих ^огохкузческик процесс.// всс-ооюогг. кояф. "пресбразовапиз осотовой вьоргкн ь фотсеннтегя-чес1«а сйотоwax к педалях". '¡ез. ¡юучп.сообд, пувдао. 1989. С.ГО-

5, дадашгва С.Б., Курганова И.М.» Гасанов р.л. Фотодеструкция изолировашшх хлорофилл-болкссих комплексов // Известия дн

• Аз СС?._ 1029. Б. 0.30-34,

6. Dcdaaheva S.I;, ( Kuxbanova I,»'.!., .(Запорет/ В,A. Ihotpdestxuotion of isolated с hici'ophyl]-prot cln ccrsplexoo of tbyldkoiils // XXV symposium on photosynthrnis research, iolbuihin. Bulgaria. 1$83. i.21.

7? DaUaoheva S,B., Guae-iov R,A,f Varfolorcccv S.I), Fhotoji-bcruc-tioa of isolatr-l pignisnt-protein ¿oaplexea // 19-th FiBS KEETIKG, I>on.3-Ita5jr. 1$5S. JVtf.

8. дадашева О-В., Курбаьоиа И-М. Характеристика изолированных плг&'онт-балкЬоыг еоаввакоов тгшз кондов я н^рга и при оаето-аавксимоы выцветания хдорсоиида // Конф. Механизма регуляции к функционирования биологических систем и нетоди их изучения, сборник трудов, каза:п,. КШ СССР. ISSd. С. 159. С.Б. Дадашэва. фогопопре:-даш! изолированных пкгмент-белковнх комплексов // Материала 6 научной конференции молодых учеепх. Казань КАН СССР 1580. С.25-27 в ВВИТО.

Ю. гаоаиов Р.А.».Дадашева С.Б.. Варфоломеев (¡.Д. Фотодеструкция различних форм хлсрофилла в изолированных пигмент-белковых комплексах // риофнзика. IS90.* ВИШГИ. .

11. дадшвва С-о- Исследование фотоустойчшости пигментного аппарата хлсропластоЕ некоторых представителей реликтовых растений // П съезд ВОФР. Минск. 1990. С.15.

12. Sevil В. Dadaghova, Iana I.'I.Kurbaiiova, 5.D.Verfolomoev< 11.Л. Saseiuov.' Fhotodeatruction of isolated chlorophyll-protein complexes of thylakoida // Fhct о synthetic о 24. 1990. P. 280282.

13. Kurbanova 1.Ы.( Dadashovo S.B., Gaswiov R.A. Fhotodestruction. of incletfd chlorophyll-protein complexes (СГС) and their apoproteins // 20-th FB3S Meeting. Budapest, ftungary, ISf®» Г.5С.

14. Kurbrniova 1.Ы., Va&osb&va 3.B., Oasanov H.A. Photodecfcrwctiw of isolated chlorophyll-protcin complexes // 6 th Europe,®*» Blconergetio confe. AE3terdam. Netherlands. 1990. '

15. E:\daiibeva S.E., Kurbenoya I.H. Comparative study of the pho-

. todestrUction of isolated chlorophyll-protein complexes (GIG). // 22 FEBS Meeting. Stockholm. Sweden. 1995. IM78,

П I АО 8

Ьунеш евервдсида дезвдеи стц'*и скогеияорда иухгблиф дера-Чела фот'осинтсгик структурлар ®э хдорофил-вгяал коивлеколерин-ден нстифадв олуниаси фарз едилир, Еелвки, &оас иаодудлаадыри-чи .¿акторлардан бири тачрид едиливд отруктурларда пигчеятин фо-тозадэлвниасиднр, Бу гадвланив hau структур, Ьэидэ фуцксионал сэвизззда баа верир, $унунла элагвдзр апарылаи тадгигатлараи изгсади тнлакоядлорни £Э хлорофнл-вулал коиплекслвринин хлоро-фчл еэ апопротаинларинин; фотоэадалание тэбиатини па стабиллещ-дириэ усулларывы езрэ|шввдар, Кеоцдрилуйшдир ки;

- тнлакоидлерда ха идола едилыиш хлоро^ил-аулал коыплекслэриидэ (ХЗЮ Хла вэ Хлхьнин оолиа фотоиндукси^аои мултиецодонецсиал характер дащы^цр^

- тидакоадлерив бадаигнч фотоивдбирлршм^ просесн ики фотосис-' теиин влагаларинир яозулиасырдац вэ peamija парками jaxan-лргывда 1G2-ниц донор ^врзфннии вэдалакизеи иле баз ызрир;

- ХЗК-дэ хлорофирин оолиа фоюяндуксизаси невбатк ардичиизд-дадыр ШЗХ > PUKJI >РЦЮ2{

- вэ FÜ К32-нин антеналарында Хла агрегатларц, ВДВЕ-инда исе асао фориа.;ар фотозвделвиав^а да1ш Ьэссаодыр;

- пигиент-эглал коцолеколэрянин (ГШ) олнгоиер вэ дииер ассоси-атлари фотозэдалениэ прооеоииде ионоиер форцалара парчалаинр:

- ПБК. полипаптид таркиби фотозаделетша просесинде консерватив-ДИР5

_ Dame хасеиоза ва Euacua hyrcane Р&*йКТ бйткилэрщти jap-пагларнндав алиницц суду препаратлар испанаг биткисиидан тачрид едилииш хлоропластлары вв ХЗК-иин питаент сисуеишш уудафиа етие габилнз^э^нв иаликдир,

■SUMMARY In present work compares Chi phot ode struct ion in vitro in isolated chlorophyll-protein complexea (CP), corresponding to the photosygten (IS) -1 reaction centres (RCI), the core of IS2 : . end the' light-harvesting a/b-protein complexes (IHG),

It wa3 shown that ths most stable complex was the LEG. The PS2 core was perticulary sensitive. The CP photostability level of the complexes was IBC. > RC1 > PS2- core.

The stability of ths different Chi: forms was elucidated by the second derivatives of the nearest surrounding of CP corresponding to HC1 end E02 core, but in T.KC four short-wavelength Chi forms were photodestructica.

All CP were found aa »onomer-,diraer-,and oligomer assemblages in thyla!roid3. The result3 showed that» Upon EC1 irradiation nil CP foras were primarily photobleaohed and then followed by a alight increase of CJi end of ths free Chi portion. Upon 1HC irradiation-ths oligomer and dimer fores were dramatically photoblenched whereas the 1HC kononer rcnained stable. Upon the IS2 core irradiation the oligoner antennae of CFa were bleached.

The polypeptide content changes at phot obieaching could be attributed to the dissociation into oligoiser foras.

■ It wa3 shown that water preparatea solubilized from leaves Danae racemosa and Eu3cu3 hyroana protect the CP and thy-lu.(coid3 fron photoinhibition*