| 1 |
1 июня 2010 г.-30 ноября 2010 г. |
Биофизические механизмы и регуляция элементарных процессов трансформации энергии и переноса зарядов в биологических мембранах |
| Результаты этапа: В результате моделирования электрохромного сдвига спектра поглощения молекулы каротиноида Rb. sphaeroides была изучена динамика электрического поля в белковом окружении кофакторов переноса электрона. Изучены механизмы взаимодействия и переноса энергии и электрона в супрамолекулярных комплексах на основе полупроводниковых CdSe/ZnS нанокристаллов и различных пигмент-белковых комплексов, включая РЦ пурпурных бактерий, фикобилипротеины, фотосинтетичекие светособирающие антенные пигмент-белковые комплексы. Определена эффективность инжектирования электронов от белков в структуру полупроводников и оценить перспективность использования белков реакционных центров для искусственных электрохимических аккумуляторов солнечной энергии. Поведен отбор фотосинтетических РЦ в качестве физиологически-активных соединений по их способности модифицировать структурно-динамическое состояние функциональных белков. Дана интерпретация наблюдаемого явления на основе механизма протонной релаксации в молекулярных системах с водородными связями. Выявлено влияние динамики белкового окружения на вариацию глубины локальных минимумов гиперповерхности потенциальной энергии, определяющих устойчивость конформационных состояний молекулярной системы. Разработан метод вычисления изменения энтропии молекулярной системы в процессе вычислительного эксперимента. Выявлены особенности адаптационных механизмов фотосинтеза у разных таксономических групп. Модифицированная версия полной кинетической модели использована для идентификации повреждений фотосинтетического аппарата при различного типа загрязнениях . Прямая многочастичная модель использована для анализа роли электростатических взаимодействий в регуляции фотосинтетического электронного транспорта Модель будет использована для ранней диагностики неблагополучного состояния популяций водорослей. Исследованы изменения скорости роста и показателей флуоресценции водорослей в присутствии токсических веществ. Исследовано состояние водорослей при их культивировании и в природных условиях с помощью комплекса биофизических методов. Проведен непрерывный долговременный мониторинг состояния фитопланктона в рамках целевой комплексной программы ДВО РАН “Биологическая безопасность Дальневосточных морей Российской Федерации». Исследовано состояние фитопланктонных сообщества Черного, Японского и Каспийского морей. Исследована устойчивость экспериментально смоделированных ассоциаций к высушиванию и низким температурам. Отработаны методики культивирования разных культур морских планктонных водорослей (диатомовые-Thalassiosira weissflogii, Chaetocerus mulleri-, динофлагелляты- Amphidinium carterae, Prorocentrum tricornutum). Изучены параметры индукционной кривой флуоресценции хлорофилла (OJIP) на свету разной интенсивности. Оценена возможностей использования параметров флуоресценции для биоиндикации состояния природного фитопланктона и микроводорослей в биореакторе. |
| 2 |
10 января 2011 г.-30 ноября 2011 г. |
В результате моделирования электрохромного сдвига спектра поглощения молекулы каротиноида Rb. sphaeroides была изучена динамика электрического поля в белковом окружении кофакторов переноса электрона. Изучены механизмы взаимодействия и переноса энергии и электрона в супрамолекулярных комплексах на основе полупроводниковых CdSe/ZnS нанокристаллов и различных пигмент-белковых комплексов, включая РЦ пурпурных бактерий, фикобилипротеины, фотосинтетичекие светособирающие антенные пигмент-белковые комплексы. Определена эффективность инжектирования электронов от белков в структуру полупроводников и оценить перспективность использования белков реакционных центров для искусственных электрохимических аккумуляторов солнечной энергии. Поведен отбор фотосинтетических РЦ в качестве физиологически-активных соединений по их способности модифицировать структурно-динамическое состояние функциональных белков. Дана интерпретация наблюдаемого явления на основе механизма протонной релаксации в молекулярных с |
| Результаты этапа: Показано, что влияние электрического возбуждения плазматической мембраны на пространственное распределение фотосинтетической активности в природных условиях и в присутствии экзогенных биологически активных веществ определяется разными механизмами.
Получены комплексы из фотосинтетических белков бактерий и полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек, КТ), адсорбированные на электропроводящие подложки (ITO, TiO2). Изучен процесс миграции возбуждения от КТ к белкам.
Исследовано влияние химических шаперонов (ХШ): глицерина и 4 - гексилрезорцина в большом диапазоне их концентраций на структуру, равновесные флуктуации и функциональную активность трансмембранного белка реакционного центра (РЦ) бактерий Rb. sphaeroides. Их влияние на структурно-динамические и функциональные характеристики белка РЦ хорошо описывается в рамках расширенных моделей предпочтительной гидратации и предпочтительного взаимодействия белка с ХШ. Молекула гексилрезорцина состоит из гидрофобной (алкильный радикал) и гидрофильной (ароматическое ядро) частей, что и обеспечивает дополнительное регулирующее действие гексилрезорцина на функциональную активность белка РЦ.
Предложен механизм переноса электронов на большие расстояния в биосистемах с учетом релаксации микроокружения центров локализации. Показано, что изменение редокс потенциала кофакторов может обусловливаться изменением величины их взаимодействия с модифицируемым локальным окружением.
Исследовали механизмы регуляции ЭТЦ фотосинтеза у C. reinhardtii при серном голодании в связи с фотопродукцией водорода. Механизмы адаптации включают перераспределение энергии между ФС 1 и ФС 2, активацию альтернативных путей и индукцию фотозащитных механизмов в реакционных центрах ФС 2. |
