Регистрация / Вход
Прислать материал

Первичные процессы преобразования и запасания энергии света при фотосинтезе

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0293
Организация
ИФПБ РАН
Руководитель работ
Шувалов Владимир Анатольевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
12,5 млн
Внебюджетные средства
2,5 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 15.11.2009
На первом этапе работы были проведены: направленный мутагенез реакционного центра пурпурной бактерии Rhodobacter (Rba.) sphaeroides; исследования динамики процессов преобразования возбужденного состояния первичного донора электрона P* в состояние с разделенными зарядами и переноса электрона из этого состояния на ближайший электронный акцептор BA в природных и мутантных РЦ Rba. sphaeroides; исследования молекуляр-ных изменений, связанных с фотоокислением P до катион-радикала P+ и образованием состояния с разделенными зарядами P+QA- в РЦ зеленой несерной бактерии Chloroflexus (C.) aurantiacus; получение, определение состава и исследование спектральных свойств мутантных РЦ.
Методами генной инженерии были получены шесть новых аминокислотных замещений в L и М субъединицах реакционного центра пурпурной бактерии Rba. sphaeroides.
В результате исследований фемтосекундной динамики процессов преобразования света в РЦ Rba. sphaeroides дикого типа было обнаружено образование состояния с частично разделенными зарядами P*PA+PB- в димере P, которое формируется через 180 фемтосекунд после поглощения света и предшествует процессу переноса электрона от первичного донора электрона P* на первичный электронный акцептор BA.
Показано, что в РЦ Rba. sphaeroides с тройной мутацией L(L131)H+L(M160)H+F(M197)H, в которых потенциал первичного донора P составляет 750 мВ, так же как в природных РЦ, формируется состояние с частично разделенными зарядами P*PA+PB- с задержкой времени около 130 фс. Однако перенос электрона от первичного донора электрона P* на первичный электронный акцептор BA существенно затруднен, поскольку уровень энергии состояния P+BA- выше уровня энергии P*. В РЦ мутанта состояние с разделенными зарядами P+BA- формируется через 600 пс после поглощения света с квантовым выходом менее 0,08.
Впервые измерены и детально охарактеризованы фотоиндуцированные дифференциальные FTIR-спектры P+QA-/PQA изолированных РЦ C. aurantiacus в частотной области 4000-1000 см-1 при криогенной (95 K) температуре. Получены доказательства димерной структуры P+ в РЦ C. aurantiacus. Охарактеризована электронная организация димерного катион-радикала P+, а также особенности взаимодействия Р и P+ с ближайшим белковым окружением.
Выделены и очищены РЦ Rba. sphaeroides с двойными мутациями I(L177)H+H(L173)L и I(L177)H+H(М182)L, изучены их спектральные свойства. Полученные данные предоставили новую информацию о значительных структурных изменениях в РЦ Rba. sphaeroides, вызванных одиночным замещением изолейцина на гистидин в позиции L177 – образованию шестой координационной связи у центрального атома магния БХл ВВ и формированию ковалентной связи между L-субъединицей РЦ и молекулой БХл РА. Методом оптической спектроскопии высокого временного разрешения показано, что квантовый выход образования состояния с разделенными зарядами Р+НА- в РЦ I(L177)H+H(L173)L приближается к единице.
Развернуть
2
01.01.2010 - 31.05.2010
Исследование формирования
комплексов Мп с бикарбонатом в
«физиологическом» интервале рН
(рН 5,0-рН 8,0), и их функцио- нального взаимодействия с фото-
системой 2. Исследование воз-
можности фотоокисления ком-
плексов Мп с бикарбонатом и
другими потенциальными лиган-
дами реакционными центрами ти-
па I и II аноксигенных бактерий.
Изучение влияния бикарбоната и
формиата на фотоинактивацию
фотосистемы 2.
Развернуть
3
01.06.2010 - 15.11.2010
Исследование сверхбыстрых ста-
дий разделения зарядов (< 1 00 фс)
в реакционных центрах фотосис-
темы 1 цианобактерий с 20-фс
разрешением в видимой области
спектра. Исследование фемто-и
пикосекундных процессов разде-
ления зарядов в реакционных
центрах комплекса ядра фотосис-
темы 2 растений. Исследование
функции цитохрома Ь559 как ме-
диатора переноса электронов от
восстановленного пластохинона к
донорному участку фотосистемы
2. Разработка научно-
методических материалов для
внедрения в курс научно-
практических занятии для студен-
тов по спектральным методам ис-
следований и использованию их в
биологии.
Выделение препаратов фотосис-
темы 2 из растений и их биохими-
ческая и биофизическая характе-
ристика.
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.04.2011
Исследование взаимодействия
Мп-стабилизирующего белка
(МСБ) с бикарбонатом и другими
карбоксилатами, специфики взаи-
модействия Мп(П) с МСБ. Сайт-
направленный мутагенез МСБ и
влияние точечных замен амино-
кислот на стабильность и функ-
циональное проявление этого
белка в Chlamydomonas reinhardtii.
Исследование карбо-
ангидразной активности белков
водоокисляющего комплекса фо-
тосистемы 2. Проведение патент-
ных исследований.
Развернуть
5
01.05.2011 - 30.08.2011
Исследование изменений в струк-
турах и устойчивости комплексов
LН2 и LH1 при удалении и встраивании каротиноидов, мо-
дификаций за счет окисления и
феофитинизации бактериохлоро-
филла в исходных и безкаротино-
идных комплексах пурпурных
бактерий.
Изучение процесса фрагментации
или распада кольцевых структур
светособирающих комплексов на
составные блоки из гетеродиме-
ров или обособленные ос и (3 цепи
полипептидов с анализом состоя-
ния и сохранения связей пигмен-
тов с этими структурами.
Разработка про-граммы внедрения результатов НИР
в образовательный процесс. Выделе-
ние пигмент-белковых комплексов из
пурпурных бактерий, анализ их со-
става и исследование роли пигментов
в структурно-функциональной орга-
низации светособирающих комплек-
сов бактерий.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2009 - 2011, 20 мес.
Бюджетные средства
3,9 млн
Организация
ФНМ
профинансировано
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ИФПБ РАН
профинансировано
Тема
Исследование молекулярных механизмов первичного преобразования световой энергии при фотосинтезе.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка перспективных технологий и создание новых энергосберегающих видов электротехнического оборудования для передачи, распределения и потребления электрической энергии
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
130 млн
Количество заявок
16
Тема
Проведение проблемно-ориентированных и поисковых исследований разработки мультикаскадных солнечных элементов для создания источников энергии с повышенной энергоэффективностью
Продолжительность работ
2013, 6 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
9
Тема
Разработка технических решений для обеспечения сопряжения потребителей и различных типов источников электрической энергии.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 16 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка высокоэффективных солнечных фотоэлектрических элементов на нитридах металлов III группы для создания серийного производства фотоэлектрических модулей с концентрацией солнечной энергии.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 20 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Количество заявок
1