Способ предохранения хлорофилла в изолированных мембранах от фотодеструкции

СОЮЗ СОВЕТСНИХШИЗОЮ епмнРЕСПУБЛИН Зд, С 12 ВЯОО ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(54) (57) ФИЛЛА В ФОТОДЕСТ лиэатора что, с ц нения хл СПОСО ЗОЛИР УКЦИИ Га и. Вно ью ув офилл омаен ес М Ке а 1 Е у оГ тора исп Папае га ном избы хлорофил ольэую епюва ого. егяу ппе ке по сЬе аяг 196 Б, ТЬеипсг 1 оп 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(71) Институт ботаники ирова(56) 1. Бицепс М. ИБР/РЛНАп 5 пеепегу 1 пго В 1 о 1 ор 1 сСопчегя 1 оп. ТЬе Нп 1 чегя 1 гяее, Кпохчд 11 е, 22, 19722. Иазяегвап А., Р 1 е 1 яягаЬ 111 яа 1 оп оГ сЬ 1 огор 1"ВосЬ 1 в, В 1 орЬя, Асга",154-169. Б ПРЕДОХРАНЕНИЯ ХЛОРООВАННЫХ МЕМБРАНАХ ОТ путем введения стабил и ч а ю щ и й с я тем, еличения сроков сохраа в мембранах и упров качестве стабилиэат экстракт иэ листьев , взятый в 800-3000-крат отношению к содержаниюИзобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для создания устойчивых искусственных систем фотобиохимического преобразования энергии и синтеза различных веществ (Н, О, АТФ н т.д,), конкретнее иэобретенйе касается способов защиты хло" рофилла от фотодеструкции (Фотоокисления, фотовыцветания).Известны способы защиты хролофиллсодержащих фотосинтетических мембран в функционирующем режиме от фотодеструкции путем адсорбции на твердых носителях, Стабилизация процесса выделения 02 хпорофиллсодержащими мембранами наблюдается при адсорбции на спе циально обработанных стеКлянных бусинах. Активное светоиндуцированное выделение О наблюдается при непрерыв" ном освещении с полупериодом жизни 20 системы выделения более 40 ч 1.Однако адсорбция хлорофиллсодержащих мембран на твердых носителях име" ет ряд ограничивающих факторов: практически трудно осуществляется адсорб ция крупных мембранных систем, твер" дый носитель требует специальной слож ной обработки, наносимый объект имеет высокую концентрацию хлорофилла, носитель с адсорбированной системой по- З 0 гружен в раствор, содержащий дорогостоящие стабилизирующие химические вещества,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-З 5 му эффекту является способ предохранения хлорофилла в изолированных мембранах от фотодеструкции путем введения стабилизаторов.В качестве стабилизаторов исполь зуют,например, бычий сывороточный альбумин 21.Недостатками известного способа является низкая эффективность защиты (фиг. 1), а также сложность получе ния стабилизатора из пищевого сырья.Целью изобретения является увеличение сроков сохранения хлорофилла в мембранах и упрощение процесса.Поставленная цель достигается способом предохранения хлорофилла в изолированных мембранах от фотодеструкции путем введения стабилизатора, причем в качестве стабилизатора используют экстракт из листьев Рапае 55 гасевоза, взятый в 800-3000-кратном избытке по отношению к содержанию хлорофилла. Выбор стабилизирующего агентаэкстракта из листьев Папае гасешозаобусловлен тем, что гомогенаты из листьев вечнозеленых растений, таких какРапае гасешоза, Вцзсцз ЬурорЬу 11 цш,Негшш 01 еапдег, а возможно и другихпроизрастающих в засушливых районахвечнозеленых растений, устойчивы кфотодеструкции, а хлоропласты, выделенные из листьев этих растений, необладают повышенной устойчивостьюк фотодеструкции.Положительный защитный эффект получен при испопьзовании в качестве защитного агента и буферного экстрактаиз листьев Вцзсцз 1 урорЬу 11 цш и Рапаегасешоза.Гомогенаты листьев таких культурныхрастений,как кукуруза, пшеница,рис,шпинат и др, не обладают устойчивостьюк фотодеструкции, а буферные экстракты из листьев этих растений не способны защищать светособирающий хлорофилловый комплекс от фотодеструкции.Стабилизирующее действие экстрактаувеличивается с увеличением отношенияхлорофилл (Хл) экстракт и становитсяоптимальным в довольно широких пределах значений Хл/экстракт (1/8001/3000) (фиг. 2). Дальнейшее увеличение отношения Хл/экстракт не приводит к увеличению стабилизирующегоэффекта, а наоборот снижает его, Исгользуемое отношение буфер/экстракт=1/1 (Хп/экстракт = 1/800) лежит впределах оптимальных значений.П р и м е р, В экспериментах поисследованию возможности защиты хлорофилла от фотодеструкции реакционнаясреда содержала буфер (10 мМ трис,4 мМ КНРО, 2 мМ МС 0 и 30 мМ КС 1,рН 7,8), экстракт из листьев Рапаегасешоза (буфер/экстракт= 1/1),0,1 мМ дифенилкарбозид, 0,1 мМ метилвиологен и хлоропласты с конечнойконцентрацией хлорофилла, равной70 мкг/мл,С целью фотоиндуцирования электронного транспорта и создания условийФункционирования хлорофилла в режиме,близком к технологическому, постоянно перемешиваемая в термостатируемой(20 С) ячейке реакционная смесь черезсистему светособирающих и тепловыхфильтров освещалась интенсивным (белыйсвет, 100000 л) светом.Через каждый час снимались спектрыпоглощения (при 20 С) освещаемой смеси1104 и исследовалась динамика фотовыцветания хлорофиллового комплекса, в зависимости от условий эксперимента по падению оптической плотности в области основного максимума поглощения хлоро-филла при 678 нм,Контролем служила суспензия функционирующих хлоропластов (70 мкг/мл) без экстракта из листьев Эапае гасе- шова. 0Как показали результаты экспериментов, экстракт из листьев .Папае гасешова оказывает сильный стабилизирующий эффект, что выражается в приблизительно шестикратном увеличе нии фотоустойчивости хлорофиллового комплекса в исследуемой суспензии (фиг. 1 А) по сравнению с контрольной (Фиг. 1 Б) . С целью достижения наиболее эффективного стабилизирующего хлора филл действия экстракта из листьев 0 апае гасешова в исследуемую суспензию добавляли классический протекторбычий сывороточный альбумин (23 в конечном объеме). В этом случае контролем служила функционирующая суспензия хлоропластов, содержащая 23 бычий сывороточный альбумин, но лишенная экстракта (фиг, Г).Сравнивая эффективность действия классического протектора бычьего сывороточного альбумина (Фиг,1 Г) и экстракта из листьев )апае гасешова (фиг, 1 А) на фотоустойчивость хлорофиллового комплекса видно, что стабилизирующий эффект экстракта более чем в 4 раза ,выше действия сывороточного альбумина, Стабилизирующее же действие экстракта в сочетании с 27 бычьим сывороточным альбумином становится еще более эф фективным (Фиг. 1 В) . ЭФфект определя-, ется более чем тринадцатикратным уве 154 4личением фотоустойчивости хлорофил;лового комплекса по сравнению с контролем.Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности способазащиты хлорофилла, функционирующегов режиме близком к технологическому,с использованием буферного экстрактаиэ листьев Рапае гасевова, вводимогов реакционную среду.Приготовление экстракта заключалось в тщательном растирании 750 мг. сухих листьев Рапае гасешова в 10 млукаэанной буферной смеси и последующем настаивании полученного гомогената в темноте при 20 С в течение 24 ч.Затем гомогенат центрифугировали при1000в течение 3 мин, Осадок послецентрифугирования отбрасывался,а надо"садочная жидкость отфильтровывалась.фильтрат подвергался спектральномуисследованию и характеризовался отсутствием полос поглощения в области400-750 нм, что указывает на отсутствие в нем хлорофилла,Предлагаемый способ по сравнениюс известными дает возможность длительно защищать от фотодеструкции хлорофиллсодержащие фотосинтетические мембраны, функционирующие в режиме фотобиохимического процесса. Отпадаетнеобходимость в использовании дорогостоящих соединений, таких как альбумин, аскорбат натрия, глутаровый альдегид. В качестве защитного агентаиспользуется буферный экстракт из листьев широко распространенного дикорастущего древовидного кустарникаЭапае гасешова (Аврага 8 асеае) илиКивсцв ЬурорЬу 11 цш. Получение этихэкстрактов легко осуществимо и тре"бует минимальных затрат