Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛА В КЯЕТКАХ ФОТОТРОФ-НЫХ БАКТЕРИИ (обзор литературы)
1. Физико-химическая неоднородность бактериохлорофилла 5
2. Функциональная гетерогенность бактериохлорофилла. Реакционный центр ' 21
3. Светособирающие комплексы 36
ГЛАВА II. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Исследуемые культуры и их выращивание 47
2. Введение радиоизотопа в клетки 48
3. Фракционирование хроматофорного материала 51
4. Очистка бактериохлорофилла и определение его удельной радиоактивности 55
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1. Метаболические взаимодействия бактериохлорофилла пигмент-липопротеиновых комплексов при культивировании chr.minutissimum анаэробно на свету 61
2. Изотопно-кинетическое поведение подфондов бактериохлорофилла культуры Chr. rainutissiraum в темноте 73
3. Исследование метаболизма пигментных подфондов культуры Ghr. minutissimum на свету в присутствии левулината натрия 79
4. Фракционирование хроматофорного материала chr. minutissimum параллельно с помощью ЛДАО тритона Х-ІОО 93
5. Введение реакционного Центра Chr.minutissimum из комплекса реакционного центра с ближайшим окружением 103
6. Выделение реакционного центра из хроматофоров культуры Ohr. minutissimum 106
7. Метаболическое поведение бактериохлорофилла пигмент-липопротеиновых комплексов фотосинтетического аппарата iict. shaposhnikov на свету ИЗ
ОБСУЖДЕНИЕ 119
ВЫВОДЫ 130
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 132
- Физико-химическая неоднородность бактериохлорофилла
- Исследуемые культуры и их выращивание
- Метаболические взаимодействия бактериохлорофилла пигмент-липопротеиновых комплексов при культивировании chr.minutissimum анаэробно на свету
Введение к работе
Исследования состояния хлорофилла в живых организмах пред -ставляют интерес как совершенно необходимые для выяснения меха -низма фотосинтеза и расширения возможностей управления им для нужд растениеводства.
Давно известно, что состояние молекул хлорофилла неоднородно. Доказанные ранее физико-химическая и функциональная гетеро -генность пигмента проявляются в его метаболизме. Исследования биосинтеза хлорофилла в зеленых листьях привели к изучению в динамическом аспекте и проблемы состояния в них хлорофилла, к установлению связи между образованием и разрушением пигмента и его сосуществованием в разных формах /Шлык, 1965/. Удобными объектами для таких исследований являются фототрофные бактерии, фото -синтез которых, наряду с определенными особенностями, характеризуется многими общими закономерностями с этим процессом у растений, а также благодаря большим успехам во фракционировании пит -ментного фонда фотосинтезирутащих прокариот. Фотосинтезирующие бактерии-единственные объекты, из которых пока удалось выделить чистые реакционные центры фотосинтеза.
Физико-химическая неоднородность бактериохлорофилла
Фотосинтезирущие пурпурные бактерии, как известно, осуществляют бескислородный фотосинтез с использованием одной фотосистемы, функционирующей, в основном, в мембранной энергизации и производстве АТФ. Они содержат бактериохлорофиллы а и ъ и большой набор алифатических, моно или бициклических каротино -идов /pfennig et аі, і978/. Природа каротиноидов, присутствующих в фотосинтезирущих бактериях, имеет некоторое таксономическое значение. Каротиноиды ответственны за красный, пурпурный или коричневый цвет бактериальных суспензий Они предохраняют клетки от фотоокисления и передают поглощенную энергию света на реак -ционный центр /Кондратьева, 1963, 1974; Cogdeii et ai,i976/.
Основной пигмент фотосинтеза фототрофных бактерий - бакте -риохлорофилл а - отличается от хлорофилла а восстановленной двойной связью между атомами С-3 и С-4, а также тем, что виниль-ная группа при С-2 замещена ацетильной /Годнев, 1963/.
Фотосинтетический аппарат бактерий локализован в интрацито-плазматических ( внутрипдтоплазматических ) мембранах /oeize,
Drews, 1972 /, ИЗВвСТНЫХ Как ХрОМаТОфоры /Schachman, 1952; Remsen, 1978/ ИЛИ ТИЛакоиды / Oeize,Drews, 1972 /.
Специальные исследования биогенеза хроматофоров привели к общепринятому выводу: интрацитоплазматическая мембрана представляет собой модифицированную цитоплазматическую мембрану и обра зувТСЯ путем вв ВПЯЧИВанИЯ / Oeize, Drews, 1969; Shaw, Richards, 1971; Gibson et al, 1972; Niederman et al,1972;1976; Remsen, 1978/. Небольшие количества фотосинтетического аппарата были об НаруЖвНЫ В ПИТОШШЗМе При СПеПИаЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ роста / Drews, 1978 /. В последнее время появилось много обобщающих работ, по -священных структуре, функции и развитию фотосинтетического аппарата бактерий/oeize, Drews , 1972; Parson, 1974; Кондратьева, йнтрацитоплазматические мембраны, развиващиеся у всех пурпурных бактерий в условиях фотосинтетического роста, могут фор -мировать разнообразные структуры - везикулы, маленькие трубки, двойные мембраны, связанные друг с другом и/или с цитоплазмати -ческой мембраной. Ряд исследователей наблюдали формирование гра-ноподобных образований, пучков трубок, а также разветвленной мембраны, везикулярных агрегатов, или нерегулярно расположенных.
Исследуемые культуры и их выращивание
В опытах использовали два вида фототрофных бактерий семейства Chromatiaceae - Chromatium minutissimum u Ectothio-rhodospira shaposhnikovii . Chromatium minutissimum являєтся строгим анаэробом И Обдигатным фототрофом, Ect. shapo Bhnikovii может расти и в присутствии воздуха, причем не только на свету, но и в темноте, хотя и медленно /Успенская, Кондратьева, 1972 /. Клетки каждой культуры выращивали до 4-су-"точного возраста по способу Е.Н.Кондратьевой на среде Ларсена с добавлением 0,2$ сн сооиа во флаконах или микробиологических матрацах в анаэробных условиях при 30 и постоянной освещенно -сти 7600 эрг.см 2, с"1 / Кондратьева, 1963 / В качестве иноку-лята использовали в основном 4-суточные культуры, выращенные до этого возраста непрерывно в течение трех поколений. Среду Лар -сена готовили на дистиллированной воде, внося туда соли (в, т/л): CH3COONa - 2,0, КН2Р04 - 1,0, NH I - 1,0, NaCI - 1,0, MgCI2 . 6Н20 - 0,5, CaCI2- 0,1, NaHC03- 4,0, Na2S.9H20- 0,5.
Ha I литр среды вносили I мл раствора микроэлементов, содержащего следующие соединения ( мг/л ):н3во3 - 100, znSO4.7H2o-I00, CO(1TO3)2.SH20 -5,0, CuS04 5H20 -5,0, MnCI2 4H20 -5,0.
Кроме того, на I л среды добавляли I мл раствора хлорного железа, полученного при растворении 50 мг Peci3 в 100 мл дистилли -рованной воды.
Метаболические взаимодействия бактериохлорофилла пигмент-липопротеиновых комплексов при культивировании chr.minutissimum анаэробно на свету
Методологической основой для изотопно-кинетических экспе -.риментов с бактериохлорофиллом in vivo послужили опыты по обновлению хлорофилла высших растений и водорослей, обобщенные в монографии А;А.Шлыка / Шлык, 1965 / и сборниках трудов сотруд -ников нашего Института»
Первоначально на chr. minutissimum нами проведены исследования изменений количества, удельной и общей радиоактивности содержащего 4С бактериохлорофилла клеток исследуемой культуры на протяжении четырех часов после их переноса в нерадиоактив -ную среду; Полученные результаты показали (рис. 2) происходящее в течение первых двух часов увеличение удельной и общей радиоактивности бактериохлорофилла (кривые 2 и 3) в отсутствие накопления пигмента и последующее снижение содержания радиоизотопа в его фонде, что подтверждает существование доказанного ранее процесса обновления бактериохлорофилла ( %ык, Семенович, 1972, 1973 )" Этот эксперимент дал нам также информацию для дальнейшего выбора времени инкубации клеток в немеченой среде Из данных рисунка следует, что радиоизотоп выводится не за секунды или минуты и для изучения выхода меченых молекул из фонда бактериохлорофилла вполне приемлемо брать пробы через часовые интервалы.
В последующих опытах осуществлялось фрагментирование пигментного фонда и производился анализ полученных фракций бактериохлорофилла.
