|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Оксигенный фотосинтез: математическое моделирование регуляции электронного и протонного транспорта в хлоропластахстатья
- Авторы: Вершубский А.В., Тихонов А.Н.
- Сборник: Горизонты биофизики. Т. 2
- Серия: Междисциплинарные вопросы биологии, математики, физики, химии и медицины
- Том: 2
- Глава в коллективной монографии
- Год издания: 2022
- Издательство: Автономная некоммерческая организация Ижевский институт компьютерных исследований
- Местоположение издательства: Ижевск
- Первая страница: 99
- Последняя страница: 124
- Аннотация: Фотосинтез является одним из наиболее важных биологических процессов в биосфере, который обеспечивает производство органических веществ из атмосферного СО2 за счет солнечной энергии. В этой главе рассмотрены основные механизмы регуляции электронного транспорта в фотосинтетических системах оксигенного типа. В качестве конкретного примера компьютерного моделирования фотосинтетических процессов рассмотрена кинетическая модель, которая включает ключевые стадии электронного транспорта, альтернативные пути переноса электронов вокруг фотосистемы 1 (ФС1), трансмембранный перенос протонов и синтеза АТP в хлоропластах. Модель учитывает такие процессы регуляции, как рН-зависимая регуляция переноса электронов между фотосистемами и активности фотосистемы 2 (ФС2) (нефотохимическое тушение), светозависимая активация цикла Кальвина. Численные эксперименты по моделированию этих процессов в условиях псевдоциклического электронного транспорта (цикл «вода-вода») показали хорошее согласие с экспериментальными данными по кинетике переноса электронов к фотосистеме 1 (ФС1) в хлоропластах класса Б в метаболических состояниях, соответствующих высокой (состояние 3) и низкой (состояние 4) активности АТР-синтазы. Моделирование электрон-транспортных процессов с учетом работы цикла Кальвина-Бенсона (ЦКБ), циклического транспорта электронов вокруг ФС1 и рН-зависимой диссипации энергии в фотосистеме 2 (ФС2) — нефотохимическое тушение (НФТ) — позволило оценить вклад этих факторов в кинетику индукционных явлений в хлоропластах in situ. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по кинетике окисления фотореакционного центра P700 показало, что учет тиоредоксин-зависимой активации ЦКБ и АТР-синтазы позволяет наиболее точно описать многофазную кинетику индукции . В рамках нашей модели мы смогли адекватно описать ряд экспериментальных температурных зависимостей фотосинтетических реакций в тилакоидах. Компьютерное моделирование электронного и протонного транспорта в сочетании с синтезом АТР подтверждает представление о том, что окисление PQH2 комплексом Cyt b6f и закачка протонов в люмен являются основными температурно-зависимыми процессами, определяющими общий поток электронов от ФС2 к молекулярному кислороду и синтез АТР. Модель описывает две ветви температурной зависимости темнового полувосстановления, характеризующиеся различными энергиями активации (около 60 и ≤ 3,5 кДж моль-1).
- Добавил в систему: Вершубский Алексей Валентинович