|
Conference publicationsAbstractsXXIV conferenceСоздание редуцированной математической модели для выявления стрессовых состояний водорослей на ранних стадияхМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Биологический ф-т, каф. Биофизики, Россия, 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ, телефон(495)9390289, E-mail: plusn@yandex.ru 1 pp. (accepted)Измерение кинетики индукции флуоресценции хлорофилла при освещении широко используется для анализа функционального состояния фотосинтетического аппарата растений и водорослей. Зависимость интенсивности флуоресценции от времени представляется обычно в виде сложной многофазной кривой, где каждая фаза характерна для определенных процессов в электрон-транспортной цепи. В случае ответа растения на внешние стрессовые воздействия мы можем наблюдать исчезновение основных фаз на кривой и появления дополнительных, которые часто сложно выявить при визуальном анализе. Для обнаружения неявно выраженных фаз ранее нами был разработан метод спектральной мультиэкспоненциальной апроксимации (МЭА) [1], позволящий выделить фазы, неразличимые визуально и точно оценить их количественные характеристики (амплитуды и характерные времена). В представленной работе были измерены кривые индукции флуоресценции хлорофилла водорослей Chlorella при добавлении диурона, широко известного гербицида, который ингибирует фотосинтетическую активность, блокируя сайт связывания пластохинона QB в фотосистеме II, нарушая передачу электрона на b6f-цитохромный комплекс. При анализе экспериментальных данных методом МЭА была выявлена дополнительная фаза, которая становилась более выраженной с увеличением интенсивности освещения при измерении флуоресценции. Для определения, какие именно процессы в электрон-транспортной цепи влияют на появление этой фазы, нами была создана математическая модель, состоящая из 26 дифференциальных уравнений, отражающих первичные процессы фотосинтеза в клетке водорослей. Был произведен расчет диапазона значений параметров в котором данная система может корректно использоваться. Далее, учитывая иерархию времен биологических процессов, квазиравновесие и квазистационарность одних процессов по отношению к другим, мы редуцировали систему, уменьшив количество переменных до двух. В результате нами была получена редуцированная модель, состоящая из двух дифференциальных уравнений, описывающих явления, наблюдаемые в экспериментальных зависимостях. Решение редуцированной модели полностью совпадало с решением полной модели в диапазоне времен экспериментальной индукционной кривой. Было найдено аналитическое решение системы. Полученное аналитическое решение позволило выявить переходы в электрон-транспортной сети, определяющие появление дополнительной фазы.
Литература 1. Плюснина Т.Ю., Хрущев С.С., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. // Биофизика, т. 60, № 3, 2015, Стр. 487–495.
|
