Способ предохранения хлорофилла в изолированных мембранах от фотодеструкции

 

СПОСОБ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ХПОРО«ШЛПА В ИЗОЛИРОВАННЫХ МЕМБРАНАХ ОТ ФОТОДЕСТРУКЦИИ путем введения стабилизатора , отличающийся тем, что, с целью увеличения сроков сохранения хлорофилла в мембранах и упрощения процесса, в качестве стабилизатора используют экстракт из листьев Danae racembsa, взятьй в 800-3000-кратном избытке по отнощению к содержанию хлорофилла.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NIIMIIIH

РЕСПУБЛИН

gag С 12 N 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

02 (21) 3527370/28-13 (22) 15. 12.82 (46) 23.07.84. Бюл. Ф 27 (72) P.M. Гаэанчян и P.A. Гасанов (71) Институт ботаники им. В.Л.Комарова (53) 577.15(088.8) (56) 1. Nugent М. NSE/BANN Report.

An 5»genery into Biological Energy

Conversion. The University of Tennessee, Knoxville, 22, 1972.

2. Nasserman Л., Fleischer S. The

stabilisation of. chloroplast function,"Biochim, Biophis, Acta" 1968, 153, 154-169...sUф, (54) (57) СПОСОБ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ХЛОРОФИЛЛА В ИЗОЛИРОВАННЫХ МЕМБРАНАХ ОТ

ФОТОДЕСТРУКЦИИ путем введения стабилизатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения сроков сохранения хлорофилла в мембранах и упрощения процесса, в качестве стабилизатора используют экстракт иэ листьев

Danae racemosa, взятый в 800-3000-кратном избытке по отношению к содержанию хлорофилла.

1104154

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для создания устойчивых искусственных систем фотобиохимического преобразования энергии и синтеза различных веществ 5 (Н, 0, АТФ н т.д.), конкретнее иэобретенйе касается способов защиты хлорофилла от фотодеструкции (фотоокисления, фотовыцветания).

Известны способы защиты хролофилл-10 содержащих фотосинтетических мембран в функционирующем режиме от фотодеструкции путем адсорбции на твердых носителях. Стабилизация процесса выделения 02хпорофиллсодержащими мембра-1 нами наблюдается при адсорбции на спе циально обработанных стеКлянных бусинах. Активное светоиндуцированное выделение О наблюдается при непрерывном освещении с полупериодом жизни 20 системы выделения более 40 ч (1) .

Однако адсорбция хлорофиллсодержащих мембран на твердых носителях имеет ряд ограничивающих факторов: практически трудно осуществляется адсорб- 25 ция крупных мембранных систем, твердый носитель требует специальной слож ° ной обработки, наносимый объект имеет высокую концентрацию хлорофилла, носитель с адсорбированной системой по- 30 гружен в раствор, содержащий дорогостоящие стабилизирующие химические вещества.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-35 му эффекту является способ предохранения хлорофилла в изолированных мембранах от фотодеструкции путем введения стабилизаторов.

В качестве стабилизаторов исполь- 40 зуют,например, бычий сывороточный альбумин (2j .

Недостатками известного способа является низкая эффективность защиты (фиг. 1), а также сложность получе- 45 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 Danae 5

racemosa, взятый в 800-3000-кратном избытке по отношению к содержанию хлорофилла.

Выбор стабилизирующего агентаэкстракта из листьев Danae racemosa обусловлен тем, что гомогенаты из листьев вечнозеленых растений, таких как

Danae гасешоза, Ruscus hypophyllum, Nerium Oleander, а возможно и других произрастающих в засушливых районах вечнозеленых растений, устойчивы к фотодеструкции, а хлоропласты, выделенные из листьев этих растений, не обладают повышенной устойчивостью к фотодеструкции.

Положительный защитный эффект получен при испопьзовании в качестве защитного агента и буферного экстракта из листьев Ruscus hypophyllum u Danae

racemosa.

Гомогенаты листьев таких купьтурных растений, как кукуруза, пшеница, рис, шпинат и др, не обладают устойчивостью к фотодеструкции, а буферные экстракты из листьев этих растений не способны защищать светособирающий хлорофилловый комплекс от фотодеструкции.

Стабилизирующее действие экстракта увеличивается с увеличением отношения хлорофилл (Хл) экстракт и становится оптимальным в довольно широких пределах значений Хл/экстракт (1/8001/3000) (фиг. 2). Дальнейшее увеличение отношения Хл/экстракт не приводит к увеличению стабилизирующего эффекта, а наоборот снижает его. Исгользуемое отношение буфер/экстракт=

1/1 (Хп/экстракт = 1/800) лежит в пределах оптимальных значений.

Пример. В экспериментах по исследованию возможности защиты хлорофилла от фотодеструкции реакционная среда содержала буфер (10 MM трис, 4 мИ KgEPO), 2 MM М С1 и 30 мМ КС1, рН 7,8), экстракт из листьев Danae

racemosa (буфер/экстракт = 1/1), 0,1 мМ дифенилкарбозид, 0,1 мМ метилвиологен и хлоропласты с конечной концентрацией хлорофилла, равной

70 мкг/мп.

С целью фотоиндуцирования электронного транспорта и создания условий функционирования хлорофилла в режиме, близком к технологическому, постоянно перемешиваемая в термостатируемой (20 С) ячейке реакционная смесь через систему светособирающих и тепловых фильтров освещалась интенсивным (белый свет, 100000 л) светом.

Через каждый час снимались спектры поглощения (при 20 С) освещаемой смеси

1104 и исследовалась динамика фотовыцветания хлорофиллового комплекса, в зависимости от условий эксперимента по падению оптической плотности в области основного максимума поглощения хлоро- g филла при 678 нм.

Контролем служила суспензия функционирующих хлоропластов (70 мкг/мл) без экстракта из листьев Danae racemosa. 10

Как показали результаты экспериментов, экстракт из листьев .Danae

racemosa оказывает сильный стабилизирующий эффект, что выражается в приблизительно шестикратном увеличении фотоустойчивости хлорофиллового комплекса в исследуемой суспензии (фиг. 1А) по сравнению с контрольной (фиг. 1Б) . С целью достижения наиболее эффективного стабилизирующего хлора- 20 филл действия экстракта из листьев

Danae racemosa в исследуемую суспензию добавляли классический протектор бычий сывороточный альбумин (2 в конечном объеме). В этом случае контро-25 лем служила функционирующая суспензия хлоропластов, содержащая 2 бычий сывороточный альбумин, но лишенная экстракта (фиг. !Г).

Сравнивая эффективность действия классического протектора бычьего сывороточного альбумина (фиг,1Г) и экстракта из листьев Danae racemosa (фиг. 1A) 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 2 бычьим сывороточным альбумином становится еще более эф- 40 фективным (Фиг. 1Â) . ЭФфект определя-, ется более чем тринадцатикратным уве154 4 личением фотоустойчивости хлорофил;лового комплекса по сравнению с контролем.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности способа защиты хлорофилла, функционирующего в режиме близком к технологическому, с использованием буферного экстракта иэ листьев Danae racemosa, вводимого в реакционную среду.

Приготовление экстракта заключалось в тщательном растирании 750 мг, сухих листьев Danae racemosa в 10 мл укаэанной буферной смеси и последующем настаивании полученного гомогената в темноте при 20 С в течение 24 ч.

Затем гомогенат центрифугировали при

1000 g в течение 3 мин. Осадок после центрифугирования отбрасывался,а надосадочная жидкость отфильтровывалась. фильтрат подвергался спектральному исследованию и характеризовался отсутствием полос поглощения в области

400-750 нм, что указывает на отсутствие в нем хлорофилла.

Предлагаемый способ по сравнению с известными дает возможность длительно защищать от фотодеструкции хлорофиллсодержащие фотосинтетические мембраны, функционирующие в режиме фотобиохимического процесса. Отпадает необходимость в использовании дорогостоящих соединений, таких как альбумин, аскорбат натрия, глутаровый альдегид. В качестве защитного агента используется буферный экстракт из листьев широко распространенного дикорастущего древовидного кустарника

Danae racemosa (Asparagaceae) или

Ruscus hypophyllum. Получение этих экстрактов легко осуществимо и требует минимальных затрат °

1104154

ЗНИИПИ Заказ 5166/18 Тирам 522 Подписное

Филнал ШШ "Патеит", г. Уигород, уа.Проектная,4