Название структурного подразделения 

Лаборатория Фотобиоэнергетики

Тел.

(+994 12) 538 11 64

Факс

(+994 12) 510 24 33 

Электронный адрес

photobioenergetics@imbb.science.az

Заведующий структурным подразделением

Доктор биологических наук Яшар Мирза оглу Фейзиев

Общее количество сотрудников

6

Основные направления деятельности структурного подразделения

Изучение первичных процессов фотосинтеза и связей строение-функция;

Изучение влияния различных факторов стресса на фотосинтетический аппарат растений;

Исседование получения энергии с помощью искусственных моделей, основанных на первичных реакциях фотосинтеза

Основные научные результаты структурного подразделения

Изучен электронный транспорт в фотосистеме II и обнаружено, что в фотосинтетическом реакционном центре (РЦ) эффективность первичной фотосинтетической реакции и транспорта электронов в состоянии двухэлектронной редукции пластохинона в отличие от одноэлектронной редукции бывает выше.

Было подтверждено наличие светящейся люминисценции (рекомбинантной люминисценции) от молекулы хлорофилла (P₆₈₀*), возбужденной в результате  рекомбинации окисленного хлорофилла (P₆₈₀⁺) и редуцированного феофитина (Ph^–), образованного  изменяющейся флуоресценцией хлорофилла в ходе первичной фотореакции в реакционном центре ФСII.

Было установлено, что энергетический барьер между энергетическим уровнем пары ион-радикал [P₆₈₀⁺Ph^–], образованном в результате первичной фотохимической реакции в реакционном центре ФСII, и уровнем синглетного возбуждения хлорофилла (P₆₈₀*) составляет 0.11-0.13 eV.

В ФСII при двухэлектронной редукции акцептора пластохинона в микро- и миллисекундном  диапазоне опаздывающего светового облучения  хлорофилла обнаружен чувствительный к внешнему магнитному полю новый компонент с энергией активизации 0.5-0.6 eV, и показано, что это облучение возникает в результате выпуска кванта света во время возвращения молекулы хлорофилла с уровня возбужденного триплета (^TP₆₈₀) на основной уровень после последовательного прохождения триплетного и синглтетного состояния РЦ.

Была подтверждена роль ионов бикарбоната в ФСII, и было обнаружено, что основным местом воздействия бикарбоната является его электрон-акцепторная сторона. Было показано, что бикарбонат необходим для регуляции транспорта между электронными акцепторами Q_A и Q_B  ФСII, и также возможно его участие в регуляции реакции окисления воды и каталитических реакций, приводящих к расщеплении кислорода в ФСII.

Исследовав каталитические реакции фотосинтетического окисления воды, были изучены изменения pH среды молекулярных реакций S-цикла комплекса окисления воды фотосистемы II, и на основе результатов экспериментов и их теоретического анализа было показано, что окисление воды фотосистемой II происходит на основании механизма металл-радикал, что предусматривает участие в этом процессе Mn-кластера, радикала тирозина Y_Z (Y_Z^•), состоящего в водородной связи с тирозином D₁-His190 и других аминокислот, и транспорт электрона протоном от молекулы воды, связанной с Mn-кластером, и передачи в ходе окисления протона люмену посредством D₁-His190,   и транспортировки тирозину (Y_Z^•).

Было обнаружено, что в потерявшей Ca²⁺-кофактор ФСII в переходе S₂-S₃ закрывшаяся деятельность каталитического S-цикла при кислых значениях pH вновь восстанавлявается. Таким образом,  было показано, что Ca²⁺-кофактор как компонент каталитического сайта, окисляющего воду, выполняет важную функцию в регуляции протонного баланса и протонного потока.

Показано, что в физиологических условиях, люмен, при воздействии pH среды на определенные реакции (что нашло свое отражение в некоторых переходах S-цикла), может управлять транспортом электронов на каталитическом сайте окисленной воды.  Это, в свою очередь, защищает от повреждений фотосистему II, ограничивая транспорт электронов во время экстремального насыщения реакций, происходящих в реакционном центре.

Было показано, что вместе с тирозином_YD Cyt_b559, передавая электрон на окисленные (_S2 и _S3) ступени каталитического S-цикла фотосистемы II, редуцирует их. В то время как редукция ступени_S3 между тирозином_YD и Cyt_b559 идет на основе конкуренции, определяемой редокс положением первого, в редукции ступени_S2 Cyt_b559, став преобладающим донором  электронов, может снабжать данную ступень электронами как напрямую, так и путем уравновешивания участвующих в транспорте электронов на каталитическом сайте окисления воды таких компонентов как _P680, _YD, _YZ и Car/_D2-Ch_lZ. Это, в свою очередь, делает возможным участие Cyt_b559 в регуляции таких процессов, как нехватка (или переизбыток) электронов в ФСII в экстремальных условиях.

Обнаружено, что в фотосистеме II, ингибированной под воздействием теплового стресса при высоких температурах, с помощью освещения возможно восстановление электронного транспорта.