Введение к работе
Постановка проблемы, ее актуальность.
ФотоФосФорилирование является важнейшим биоэнергетическим процессом, в результате которого происходит преобразование энергии света в энергию химической связи, благодаря чему обеспечиваются энергетические потребности растении. Без понимания Физико-химических механизмов Функционирования энергопреобраэуюших систем' невозможно дать полное описание Фундаментальных процессов жизнедеятельности растений.
Несмотря на значительные успехи в изучении процессов Фотосинтеза, к настояшену времени вопрос о сопряжении энергодонорных (электронный транспорт) и энергоакпепторных (синтез атр) реакции остается одним из самых дискуссионных в биоэнергетике, важное значение при обсуждении предлагаемых концепции имеет вопрос о величине трансмембраннол разности рн в энергопреобраэуюших мембранах, которая согласно хемиоснотическои теории является источником энергии для синтеза АТР. в последнее время появились работы, указывающие на то,'что синтез АТР в изолированных хлоропластах не требует значительной трансменбранной разности рН. Кроме того, 5ыло. показано, что синтез АТР в условиях кислотно-шелочных переводов могут производить даже изолированные АТр-синтетазы из хло-?опластов и других объектов. В связи с этим в настоящей работе ірєдпринятьі измерения величины транснембранпоя разности рН в гилакоидах в интактных хлоропластах (листьях) и определение ее жлада в синтез АТР как при ФотоФосФорилировании, так и в "мо-іельних" опытах по синтезу АТР изолированными хлоропластами в емноте, индуцируемому кислотно-основными переходами.
2 Цель работы, В настоящей работе были поставлены следующие задачи:
-
изучение кинетики переноса электронов в интактных хлоропластах (листьях) в связи с выяснением механизмов регуляции электронного транспорта и определения трансменбранноя разности РН;
-
определение трансмембранной разности рН в интактных хлоропластах (листьях) с поношью спиновых меток;
-
сравнительное исследование синтеза АТР хлоропластами и изолированным Фактором сопряжения CFj, индупируєного кислотно-основными переходами, в зависимости от начального и конечного значения рН. буферной емкости внутритилаїсоиднрго пространства и разобщителей; ,
-
исследование возможности синтеза АТР, индуцируемого кислотно-основными переходами, изолированным миозином,' который в естественных условиях катализирует только реакцию гидролиза АТР (с целью выяснения универсальности свойства АТР-аэ синтезировать АТР в ответ на скачкообразное повышение рН);
-
исследование методом спиновых неток и собственной Флуоресценции белка возможных конФормашшнных перестроек изолированного CFj и миозина, вызванных скачкообразным повышением рН.
Практическое значение работы.
Полученные результаты о величине трансмембранной разности рН в хлоропластах расширяют наши представления о механизмах Фотосинтеза и имеют важное значение для решения проблем адаптации растении к изменяющимся условиям среды, повышения урожайности растений (которая определяется эффективностью Фотосинтеза) выяснения механизма действия гербицидов.
Научная новизна работы.
В настоящей работе впервые на основе кинетических измерении была оценена трансмембранная разность рН в интактных хлоропластах (листьях), которая, как оказалось, не,превышает 1-1.5 единиц рН. В работе впервые были применены спиновые нетки для измерения трансмембранної! разности рН в интактных хлоропластах (листьях) при их Функционировании. Результаты, полученные с помощью спиновых меток, также показали, что в условиях ФотоФосФорилирования Дрн< 1-1.5. В работе впервые были сопоставлены данные по зависимости синтеза АТР в ответ на скачкообразное повышение РН от величины начального и конечного рН для сопряженных хлоропластов, разобщенных хлоропластов и-изолированных Ферментов АТР-синт'етаэ. которые показали идентичность эффективного значения рк (рк3ф=7. 8) для всех исследованных объектов. Впервые был осуществлен синтез АТР,' индуцируемый .скачкообразный повышением рН на препарате изолированного ниоэина, который в естественных условиях катализирует только реакцию гидролиза АТР.
Апробация.работы, основные результаты работы были изложены на VII Всесоюзной конференции "Магнитный резонанс в биологии и медицине." (Звенигород 1989).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в пяти статьях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав с изложением литературных данных и собственного экспериментального материала, заключения и выводов, диссертация содержит 123 страницы текста, в тон числе 36 рисунков, список литературы включает 224 ссылки на работы советских и зарубежных авторов.