Введение к работе
Актуальность томи. ІЗимедлопнан і]шуоросцонция /Зф/ хлорофил-
лц прпдстаїшшт собой упиіюрсяльпоо явлонио, свойственное как
эукариотичоским, так и нрокариотичоским фотосинтотичоским орга
низмам, котоооо обусловлено рекомбинацией риздолоннііх зарядов в
реакционных центрах фотосинтеза. Исслодошшио УФ даот обширную
информацию о скоростях реакций прямого и обратного транспорта
элоктронов, эффективности стабилизации поглощенной энергии све
ти, физиологическом состоянии клоток и целых фотосинтетических
организмов , 1977; Рубин и др., 1W17/. Один из под-
ходов к исследованию споИотв ((отосиптотического аппарата о помощью отого могола состоит п изучении температурных зависимостей стационарного уровня ЗФ. Утот метод применяется для исследования нативннх клоток и тканой и используется в основном в прикладном плане для оценки холодо- и тормоустойчивооти фютосинтотичоокого аппарата высших растоний /ВосоловскиМ, Ьесолова, 1090/. Информативность этого метода значительно снижается из-за трудности ин-терпретацли результатов, иолучонных на сложных системах - клетках и тканях. Использование же субклеточных препаратов крайне ограничено из-за их низкой термостабилыюсти.
Темиоратурныо зависимости Зф прокариотичоских организмов, в частности цианобактерий, изучены значительно меньше. 11 то же время использование цианобактерий, в первую очередь термофильных, в качостве объекта такого рода исследований представляет особый интерес Цианобактерий, несмотря на прокариотическую природу, имеют фотосинтетичеокий аппарат в основном аналогичный аппарату высших растений, при этом у термофильных видов он обладает исключительно высокой устойчивостью. iJTO позволяет изучать ЗФ в широком интервале температур и, как показано в настоящей работе, да-
_ 2 -
вт возможность использовать субклеточные препараты раэличд^'АС^а-пени дозинтеграции. Таким образом имеются шіфоішо возшшюсти. для исследования природы термоипдуцированных изменений' интенсивности ЗФ, а также способов оценки состояния и свойств фотосинте-тнческого аппарата исходя из характеристик температуриш зависимостей ЗФ. Следует ожидать, что в результате эхах исследований будут выявлены как общие закономерности для золеных растений и цианобактерий, так и закономерности, отражающие структурно-функциональную специфику фотосинтетичоского аппарата цианобактерий.
Цель паботы. Цель настоящей работы состояла в исследовании температурных зависимостей стационарного уровня ЗФ изолированных мембран термофильных цианобактерий Ьцп&саососсиЬ шРПООлШх . При отом были поставлены следующие задачи:
1. Провести сравнительное исследование термоипдуцированных
'изменений интенсивности ЗФ изолированных мембран, целых клеток
S ewnjtfUub- и препаратов, обогащенных фотосистемой 1 /401/ и фотосистемой 2 /С2/.
-
Оценить природу процесоов, обуславливающих параметры температурных кривых ЗФ 01.
-
Исследовать свойства ЗФ ФС2 в широком интервале вариаций химического состава и свойотв ореды инкубации.
Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследование температурных зависимостей ЗФ на субклеточных препаратах термофильных цианобактерий. Показано, что изолированные мембраны термофильных цианобактерий, в отличив от субклеточных препаратов высших растений, сохраняют общую форму температурной зависимости ЗФ, характерную для целых клеток.
Обнаружен не опиоашшй ранее пик термоиндуцированной ЗФ 401
- з -/ТЗФ ФС1/ и' исследовали ео свойства. Выявлено по крайней мере две' ~ отличающиеся по термочувствительное компоненти ЗФ <ІС1, KOTOPHO дают вклад в формирование пика ТЗФ ФС1 в восстановительных условиях. На основании результатов исследования свойстз ЗФ в аэробных и апаэообных условиях вияснилось, что молекулярний кислород играот па-шуга роль п процессах, обуслаатаващих тормоїшдуціфовагг-гшо нзмепония интенсивности ЗФ ФС1. Обнаружен эффект тушения ЗФ 01 аннонами гаїогенов и нитрата.
Показано, что параметри ТЗФ Ф02 значитолышм образом изменяются в зависимости от свойств среди инкубации. Сдвиг рН среди инкубации ігоиводпт к увеличению неоднородности температурных зависимостей 3 Ф02 мембран о . cl-V/WJli/-^. Предполагается, что изменение интенсивности миллнеокуццно!! компоненти Зі ФС2 типа утечіш с ростом температуры в значительной степени обуславливается тор-мошщуціфоватшмп изменениями текучести липидного матрикса ФС2.
Практическая значимость. Полученные в работе новые данные о свойствах ЗФ Ф01 и ФС2 вахнн в научном и практическом плане, поскаїьку метод ЗФ широко нспользунтся для исследования свойств фотоеннтотпческого аппарата различных организмов и оценки их физиологического состояния. Использование субклеточных препаратов термофильных цианобакторнП для исследования температурных зависимостей ЗФ значительно расширяет возможности интерпретации результатов, полученных данным методом. Температурные зависимости ЗФ изолированных мембран термофильных цианобактсрий прояшшют высокую чувствительность к структерно-функциоиалышм сдвигам, происходящим в фотосинтетическом аппарате вследствие изменения физико-химических свойств среды инкубации. Кривые ТЗФ в дальнейшем могут служить чувствительным и информативным инструментом контроля состояний фототосистем при разноплановых исследованиях принципов их
- 4 -функционирования.
Апробация работы. Осповныо результати роботи били доломопи на 12 Всесоюзном совещании по ионному гомеостазу и влиянию факторов ВНОШПОІ! среди на ;:<изнодоялелыюсть клотки /Иркутск, 1987/, 19 конференции молодых учошіх Биологического (Кчсультота І.ІГУ /Москва, 1988/, 3 конгрессе іїнропоіїского <}ютоСиологичоского общества /Будапошт, 1989/, па заседаниях семинара по фотосинтезу кафедры биофизики Биологичоского факультета МГУ.
Публикации. По томе диссертации опубликовано 5 печаттах работ.
Структура диссертации. Диссортационпая работа иострооиа по традиционному плану и включает вводоиио, обзор литоратури, окспо' римонтальную часть /объекты и методы исследования, результати и обсуждение/, виводи и список литоратури,