|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Молекулярно-кинетические механизмы регуляции в биологических, в том числе фотоэлектрических и фотоинформационных системахНИР
- Руководитель НИР: Рубин А.Б.
- Участники НИР: Антал Т.К., Богданова Г.А., Виноградова В.Г., Волгушева А.А., Горохов В.В., Гришанова Н.П., Евдокимова В.Г., Зленко Д.В., Иванова Э.В., Казакова (Бриндикова) Т.А., Казимирко Ю.В., Корватовский Б.Н., Красильников П.М., Кренделева Т.Е., Кузнецова О.И., Кукарских Г.П., Лаврухина О.Г., Лукашев Е.П., Майорова Т.Н., Максимов Е.Г., Нокс П.П., Пащенко В.З., Сейфуллина Н.Х., Соколова И.Н., Тусов В.Б., Чаморовский С.К., Чурин А.А.
- Подразделение: Кафедра биофизики
- Срок исполнения: 1 января 2001 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 06-2-01
- Номер ЦИТИС: 01200117361
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.17.03 Теоретическая и математическая биофизика
- 34.17.05 Методы и аппаратура в биофизике
- 34.17.09 Фотофизические и фотохимические процессы в биологии
-
Ключевые слова:
нано- и биотехнология
-
Описание:
Исследовать перенос электронов и процессы молекулярной релаксации (сольватации) неравновесных состояний кофакторов в нативных реакционных центрах (РЦ) пурпурных бактерий и РЦ с модифицированным структурно-динамическим состоянием и механизмы вовлечения водно-белкового окружения кофакторов в стабилизацию переносимых зарядов. Исследовать фотофизические процессы в системах, включающих различные порфирины и аминокислоты, для выяснения роли последних в эффективном разделении зарядов. Разработать адекватную физическую модель, учитывающую вклад среды в обеспечение высокой эффективности реакций фотопереноса электронов в РЦ. Продолжить исследование влияния электрических полей на активность нативного и модифицированного бактериородопсина в ориентированных пленках с целью дальнейшего изучения регуляции эффективного функционирования мембранных фоточувствительных белков. Продолжить изучение сопряжения транспорта зарядов в биосистемах с их молекулярной динамикой и разработать новые физические подходы к изучению молекулярных механизмов переноса электронов в белках. В результате изучения состояния фотосинтетического аппарата клеток Chlamydomonas reinchardii – дикого типа и с нарушениями синтеза гидрогеназы – выяснить роль процессов фотообразования водорода в световой адаптации и роль гидрогеназы в метаболизме при быстрой смене типа питания клеток. На основе изучения флуоресценции хлорофилла в высших растениях в меняющихся условиях внешней среды исследовать механизмы адаптации фотосинтетического аппарата к окружающей среде и разработать методы контроля физиологического состояния растений.
-
Основные результаты:
Получены новые данные о процессах молекулярной релаксации неравновесных состояний кофакторов в нативных реакционных центрах (РЦ) пурпурных бактерий и РЦ с модифицированным структурно-динамическим состоянием и механизмы вовлечения водно-белкового окружения кофакторов в стабилизацию переносимых зарядов. Исследованы фотофизические процессы в системах, включающих различные порфирины и аминокислоты, для выяснения их роли в эффективном разделении зарядов. Разработана адекватная физическая модель, учитывающая вклад среды в обеспечение высокой эффективности реакций фотопереноса электронов в РЦ. Изучено сопряжение транспорта зарядов в биосистемах с их молекулярной динамикой и разработаны новые физические подходы к изучению молекулярных механизмов переноса электронов в белках. В результате изучения состояния фотосинтетического аппарата клеток Chlamydomonas reinchardii – дикого типа и с нарушениями синтеза гидрогеназы – выяснена роль процессов фотообразования водорода в световой адаптации и роль гидрогеназы в метаболизме при быстрой смене типа питания клеток.
- Добавил в систему: Рубин Андрей Борисович
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Молекулярно-кинетические механизмы регуляции в биологических, в том числе фотоэлектрических и фотоинформационных системах |
| Результаты этапа: Исследован процесс переноса энергии в гибридных комплексах из различных квантовых точек и фоточувствительных белков (реакционные центры из бактерий Rb. sphaeroides, протеородопсин из Exiguobacterium sibiricum) на поверхности токопроводящих ITO-электродов с использованием методов электростатического и координационного связывания молекул. В 3-х электродной электрохимической ячейке изучены фотовольтаические свойства таких электродов при варьировании состава электролита и спектрального состава актиничного света. Сравнительное изучение кинетик окислительно-восстановительных превращений фотоактивного бактериохлорофилла РЦ пурпурных бактерий Rb.sphaeroides и хинонных акцепторов в их индивидуальных полосах поглощения позволило оценить энергию активации и характерное время переходного релаксационного процесса, связанного со стабилизацией электрона на конечном хиноном акцепторе, и высказать определенные заключения о вовлекаемых в данный процесс водородных связях в окружении хинона. Освещение иммобилизованных анаэробных клеток C. reinhardtii монохроматическим светом, возбуждающим преимущественно ФС1, приводит к более ранней индукции и повышенному (на 40%) общему выходу водорода, чем свет, поглощаемый, в основном, ФС2. Преимущественное возбуждение ФС1 снижает фотоокислительную деструкцию ФС2, которая является основным донором электронов для гидрогеназной реакции. В процессе фотоиндуцированного образования Н2 в голодающих по магнию клетках C. reinhardtii участвуют оба пути (ФС2-зависимый и ФС2 - независимый), но большая часть электронов для гидрогеназной реакции поступает от ФС2. На процесс образования Н2 при магниевом голодании влияет протонный градиент. Изучение светоиндуцированной биопродвукции водорода голодающей по сере культурой C. reinhardtii показало, что наиболее оптимальной интенсивностью света для образования Н2 является 25-50 мкЕ м-2 с-1. С использованием тройных мутантов была исследована роль четырех сигма-факторов: B, C, D, E, регулирующих полимеразную активность в цианобактериях, при адаптации к условиям азотного голодания. Показано, что их адаптация к недостатку азота обусловлена регуляторной функцией сигма-факторов B и D. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Молекулярно-кинетические механизмы регуляции в биологических, в том числе фотоэлектрических и фотоинформационных системах |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".