II .ВВЕДЕНИЕ

Фотосинтез - процесс образования богатых энергией органических веществ из веществ энергетически бедных - углекислого газа и воды. Углекислый газ, поступающий в клетку из окружающей среды, электроны в виде НАДФН и энергия в виде АТФ, поступающие из цепи переноса электронов, ассоциированной с тилакоидной мембраной обеспечивают синтез углеводов. В состав тилакоидной мембраны входят три белковых комплекса - фотосистема 1, фотосистема 2 и цитохромный b₆f комплекс.

Благодаря фотосинтезу стала возможной жизнь на поверхности нашей планеты. Кроме того, результатом деятельности фотосинтезирующих организмов являются запасы топлива, к сожалению, исчерпаемые. Однако, знание механизмов этого процесса поможет обрести человечеству источник неиссякаемой экологически чистой энергии. Например, знание механизма фотосинтетического расщепления воды позволит получать водород как топливо практически в неограниченном количестве.

Фотосинтетическое окисление воды происходит в ФС-2 в неорганическом ядре, состоящем из ионов Ca и Mn, стабилизированном тремя внешними водорастворимыми белками: PsbO, PsbP, PsbQ. Выяснено, что для стабилизации и функционирования ВОК также необходимы ионы бикарбоната (БК). Для поддержания необходимого уровня бикарбонатов ФС-2 может быть необходим специальный фермент – карбоангидраза, катализирующий обратимую гидратацию углекислого газа.Присутствие КА показано для всех четырех царств живой природы: бактерий, животных, грибов, растений. В последние десятилетия, после того как стало известно, что работа ФС-2 зависит от содержания БК, интерес к изучению КА активности резко возрос.

Известно, что тилакоиды имеют как минимум два источника КА активности в ФС-2. Один из источников - Mn-стабилизирующий белок PsbO (молекулярная масса 33 кДа), другой источник - ассоциирован с ФС-2, который можно выявить путём отмывки белка PsbO 1М раствором CaCl₂. В ходе экспериментов было установлено, что источники КА активности зависят от присутствия ионов металлов Ca²⁺, Mn²⁺. Возник интерес действию других металлов на КА активность, например, входящих в КА или имеющих сходный радиус с теми металлами, для которых уже показана активность, либо установить действие тяжелых металлов. Выяснение механизма действия ионов тяжелых металлов на ФС-2 является актуальной проблемой, важной для развития сельского хозяйства и фундаментальных представлений о механизме функционирования ФС-2. Так как, по имеющимся в настоящий момент данным, ионы металлов могут влиять на КП-активность белков ВОК ФС-2, необходимо изучить этот вопрос более детально. Поэтому целью нашей работы явилось изучение влияния ионов металлов на карбоангидразоподобную активность внешних водорастворимых белков PsbP и PsbQ фотосистемы 2. Для достижения данной цели мы выделили несколько задач:

1) Выделить фотохимически активные фрагменты тилакоидных мембран хлоропластов, обогащенных ФС-2 из листьев гороха (PisumsativumL. cv. Moscowski 559);

2) Выделить из них белки водоокисляющего комплекса - PsbPи PsbQ;

3) Установить влияние ионов двухвалентных металлов на карбоангидразоподобную активность белков PsbPи PsbQ;