Исследование механизмов нефотохимического тушения в цианобактериях методами флуоресцентной спектроскопии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Кузьминов, Федор Игоревич

• Кузьминов, Федор Игоревич
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Кузьминов, Федор Игоревич

Введение.

Глава 1. Фотофизические процессы в цианобактериях и их оптические свойства (по литературе).

1.1. Общие сведения о цианобактериях.

1.1.1 Происхождение, классификация и среда обитания цианобактерий.

1.1.2 Морфология клеток цианобактерий.

1.2 Особенности фотофизических процессов в цианобактериях и их оптических свойств.

1.2.1 Фотосинтез.

1.2.2 Поглощение света и перенос энергии в светособирающей антенне цианобактерий.

1.2.3 Механизмы фотопротекции в фотосинтетическом аппарате цианобактерий.

Глава 2. Исследование механизма формирования тушащего центра при нефотохимическом тушении в цианобактериях методами переменной флуоресценции.

2.1 Экспериментальные результаты.

2.1.1 Объекты и методы исследования.

2.1.2 Результаты.

2.2 Модели формирования тушащего центра при нефотохимическом тушении.

2.2.1 Модель с двумя состояниями.

2.2.2 Модель с тремя состояниями.

2.3 Обсуждение результатов: процесс формирования тушащего центра при нефотохимическом тушении в цианобактериях.

2.4 Влияние факторов среды на фотофизические параметры цианобактерий.

Глава 3. Определение молекулярных фотофизических параметров пигментов цианобактерий методом нелинейной лазерной флуориметрии.

Определение мишеней воздействия тушащего центра.

3.1 Модель формирования флуоресцентного отклика в цианобактериях при возбуждении наносекундными импульсами, с учётом нефотохимического тушения.

3.1.1. Необходимая информация о фотофизических процессах и механизмах формированиия флуоресценции в фотосинтезирующих организмах (по литературе).

3.1.2. Модель формирования флуоресцентного отклика в светособирающей антенне цианобактерий: традиционный подход.

3.1.3 Подход к построению моделей формирования флуоресцентного отклика в светособирающей антенне цианобактерий на основе формализма коллективных состояний.

3.1.4 Модель формирования флуоресцентного отклика в ядре фикобилисомы с использованием формализма коллективных состояний.

3.1.5 Численное моделирование флуоресцентного отклика в ядре фикобилисомы с использованием формализма коллективных состояний.

3.2 Метод нелинейной лазерной флуориметрии.

3.3 Экспериментальные результаты.

3.3.1 Эксперимент на мутанте цианобактерии Synechocystis sp. с отсутствующими фотосистемами.

3.3.2 Эксперимент на нативных цианобактериях (диком типе).

3.4. Резюме.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование механизмов нефотохимического тушения в цианобактериях методами флуоресцентной спектроскопии»

Фотосинтез - многостадийный процесс, направленный на преобразование энергии света в энергию химических связей синтезируемых органических соединений. В этом процессе выделяют первичные, фотофизические стадии -поглощение света светособирающими пигментами, перенос энергии возбуждения между пигментами светособирающего комплекса и с него на реакционный центр (РЦ), разделение зарядов в РЦ и др. К ним можно отнести и механизмы защиты фотосинтетического аппарата от избыточного освещения, приводящего к накоплению молекул пигментов в возбуждённых состояниях с последующей генерацией высокоактивного синглетного кислорода. Эти фотопротекторные механизмы, в конечном счёте, направлены на тушение (дезактивацию) возбуждённых состояний молекул светособирающих пигментов и получили название «нефотохимическое тушение», в отличие от фотохимического тушения, обусловленного разделением зарядов в РЦ. Нефотохимическое тушение возбуждённых состояний приводит к появлению дополнительного канала деактивации возбуждений, что приводит к уменьшению квантовых выходов других процессов (фотохимического тушения, флуоресценции и др.), и, как правило, проявляется в тушении флуоресценции тех или иных пигментов (подробнее см. гл.1).

Цианобактерии - старейшие организмы, способные к кислородному фотосинтезу - входят в состав фитопланктона (наряду с микроводорослями) и играют одну из ключевых ролей в функционировании глобальной экосистемы Земли, являясь основными первичными продуцентами во многих экосистемах и обеспечивая производство до половины первичной продукции на планете. Цианобактерии имеют ряд принципиальных отличий от других классов фо-тосинтезирующих организмов (например, водорослей и высших растений). Эти особенности обусловлены, прежде всего, строением фотосинтетического аппарата. Процесс поглощения излучения осуществляется у цианобактерий как молекулами хлорофилла а (Хл-а), так и особыми пигментами - фикоби-линами, структурированными в виде внемембранных светособирающих комплексов, фикобилисом (ФБС). В состав ФБС входят различные светособира-ющие пигменты, которые поглощают свет в широком диапазоне длин волн (490-650 нм) и обеспечивают эффективную миграцию возбуждений по свето-собирающей антенне. Некоторые из этих, по существу, вспомогательных пигментов флуоресцируют. Поэтому, в отличие от микроводорослей, в спектре флуоресценции цианобактерий, помимо полосы флуоресценции Хл-а, присутствует ещё несколько полос, обусловленных этими пигментами, что, с одной стороны, усложняет модель фотофизических процессов, но, с другой, даёт дополнительные возможности для диагностики состояния фотосинтетического аппарата методами флуоресцентной спектроскопии, если эти сложности удаётся преодолеть.

Наличие особенностей в строении и функционировании светособираю-щего комплекса у цианобактерий предполагает наличие особых (отличных от водорослей и высших растений) механизмов защиты от избыточного освещения - нефотохимического тушения (НФХТ). Действительно, сравнительно недавно было показано возникновение тушения флуоресценции фикобилинов и Хл-а при освещении клеток цианобактерий сине-зеленым светом, что обусловлено наличием специфического только для этих организмов механизма НФТХ. Последующие исследования выявили ряд особенностей данного процесса. В частности, было показано, что ключевую роль в данном процессе играет особый белок (ОСР - Orange Carotenoid-binding Protein), содержащий молекулу каротиноида (3 '-hydroxyechinenone, hECN). При поглощении кванта света изменения в структуре каротиноида приводят к структурным изменениям белка, что в конечном итоге приводит к тушению возбужденных состояний фикобилинов и Хл-а. Данный процесс подробно исследовался методами рентгеноструктурного анализа, конфокальной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, фемтосекундной абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии, а также рядом других экспериментальных техник, для выявления структурных особенностей взаимодействующих компонент, стадий процесса тушения, изменения процессов переноса возбуждения по светособи-рающей антенне цианобактерий при активации НФХТ и т.п.

К началу исследований по теме диссертации, несмотря на значительное количество экспериментального материала, оставался не до конца ясным конкретный механизм данного тушения (взаимодействие отдельных компонент, число и последовательность стадий данного процесса, точное место тушения и др.). В большой степени это связано с тем, что применявшиеся методы не обеспечивали определения необходимого для построения соответствующих математических моделей набора фотофизических параметров молекул, участвующих в процессе НФХТ.

Поэтому целью данной диссертационной работы было развитие новых подходов во флуоресцентной спектроскопии к исследованию фотофизических процессов в светособирающих комплексах цианобактерий как фотосинтези-рующих организмах с несколькими флуоресцирующими пигментами и построение, на этой основе, модели процесса НФХТ в цианобактериях. Предполагалось, что в основу развиваемых подходов будет положено совместное применение современных, высокоинформативных методов флуоресцентной спектроскопии - метода индукции и релаксации флуоресценции (Fluorescence Induction and Relaxation, FIRe), метода модуляции амплитуды импульсов (Pulse Amplitude Modultion, РАМ) и нелинейной лазерной флуориметрии (НЛФ).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Адаптация выбранных методов флуоресцентной спектроскопии к специфике фотофизических процессов в цианобактериях и родственных им природных органических комплексов с несколькими типами флуорофо-ров в условиях их высокой локальной концентрации.

2. Построение модели формирования центра тушения возбужденных состояний пигментов светособирающей антенны цианобактерий при избыточном освещении.

3. Построение модели формирования флуоресцентного отклика светосо-бирающих пигментов цианобактерий при возбуждении флуоресценции наносекундными лазерными импульсами и определение максимального набора параметров, восстанавливаемых из кривых насыщения флуоресценции в результате решения обратной задачи.

4. Исследование механизмов нефотохимического тушения в цианобакте-риях: определение характеристик формирования тушащего центра при избыточном освещении, влияния избыточного освещения на фотофизические параметры светособирающих пигментов и выявление, на этой основе, мишеней воздействия тушащего центра.

Научная новизна.

1. Предложена модель формирования флуоресцентного отклика в системах с высокой локальной концентрацией нескольких типов взаимодействующих флуорофоров при возбуждении наносекундными импульсами лазерного излучения в линейном и нелинейном режимах.

2. Предложена модель, описывающая процесс образования центра тушения возбужденных состояний светособирающих пигментов в антенне цианобактерий.

3. Определены значения молекулярных фотофизических параметров светособирающих пигментов цианобактерий ш vivo (на примере культуры Synechocystis sp. РСС 6803): сечений возбуждения, времен жизни возбужденных состояний и максимальных скоростей синглет-синглетной аннигиляции.

4. Методами кинетической (классической) флуорометрии определены значения параметров предложенной в диссертационной работе модели формирования тушащего центра в цианобактериях при избыточном освещении - скоростей переходов между различными стадиями процесса формирования тушащего центра, исследованы зависимости этих скоростей от температуры, а также зависимость характеристик тушения от световых условий, при которых выращивались культуры цианобакте-рий.

5. С использованием нелинейной лазерной флуориметрии определено, какие пигменты являются мишенями нефотохимического тушения в цианобактериях, и получена оценка эффективностей этого тушения

Научная и практическая значимость.

Полученные в диссертационной работе результаты могут найти применение для решения следующих фундаментальных и прикладных задач флуоресцентной спектроскопии природных органических соединений и комплексов, в биофизике фотосинтеза, в экологическом мониторинге водных систем:

- исследовании процессов переноса возбуждения в системах с несколькими типами флуорофоров;

- исследовании динамики систем с несколькими взаимодействующими пигмент-белковыми комплексами;

- получении новых знаний о первичных процессах фотосинтеза в различных классах фотосинтезирующих организмов;

- использовании флуоресцентных характеристик цианобактерий для биоиндикации состояния водных экосистем

Положения выносимые на защиту.

1. Измерения кинетических характеристик тушения флуоресценции при избыточном освещении сине-зеленым светом позволяют выявить, по крайней мере, три стадии в процессе формирования центра тушения возбужденных состояний светособирающих пигментов цианобактерий и определить характерные времена этих стадий.

2. Метод нелинейной лазерной флуориметрии позволяет определять из кривых насыщения флуоресценции нескольких взаимодействующих флуорофоров в комплексах с их высокой локальной концентрацией (в частности, в цианобактериях) до четырёх фотофизических параметров каждого из флуорофоров: сечение возбуждения, время линейной деактивации возбужденных состояний, максимальную скорость синглет-синглетной аннигиляции и квантовый выход флуоресценции.

3. Метод нелинейной лазерной флуорометрии позволяет определить, какие пигменты являются мишенями нефотохимического тушения в цианобактериях, и сделать оценку эффективностей этого тушения, а также получить информацию о структурных изменениях в светособирающей антенне при избыточном освещении.

Содержание диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Кузьминов, Федор Игоревич

Заключение.

1. Предложена многостадийная модель формирования тушащего центра в цианобактериях под действием внешнего сине-зеленого освещения. На основании модели объяснено взаимодействие пигмент-белковых комплексов (фикобилисомы и фотосистемы 2) и отдельных белков (ОСР и FRP) при инициации механизма нефотохимического тушения (НФХТ) и определены характерные скорости перехода между различными стадиями.

2. Предложены основанные на разных подходах модели формирования флуоресцентного отклика в светособирающей антенне цианобактерий. На основе простейшей из предложенных моделей с помощью метгтя нелинейной лазерной флуориметрии определены молекулярные фотофизические параметры четырёх основных флуоресцирующих пигментов цианобактерии in vivo (на примере культуры Synechocystis sp. РСС 6803): сечения возбуждения, времена жизни возбужденных состояний, квантовые выходы флуоресценции и максимальные скорости синглет-синглетной аннигиляции.

3. На основе измерения молекулярных фотофизических параметров флуоресцирующих пигментов цианобактерий при инициации механизма НФХТ сделан вывод о том, что основными мишенями тушения возбужденных состояний являются молекулы как коротковолновой (длина волны максимума полосы флуоресценции 660 нм), так и длинноволновой (680 нм) форм аллофикоцианина, при этом тушение флуоресценции хлорофилла а, происходит за счет конформационных изменений в антенне фотосистемы 2 (при возбуждении на длине волны 532 нм).

4. При помощи модели формирования флуоресцентного отклика в цианобактериях с использованием формализма коллективных состояний, и с учетом особенностей строения фикобилисомы, установлены зависимости флуоресцентных характеристик цианобактерий от пространственного расположения центра тушения при взаимодействии с ядром ФБС.

5. Показана чувствительность некоторых из фотофизических параметров, в частности, коэффициента нефотохимического тушения, к внешним факторам среды (изменению солености и минерального питания), что открывает перспективы использования цианобактерий в качестве флуоресцентных биоиндикаторов состояния водных экосистем.

В заключение автор считает своей приятной обязанностью выразить благодарность своему научному руководителю - профессору кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Виктору Владимировичу Фадееву за предоставление интересной темы исследования, постоянное внимание к работе и плодотворное обсуждение результатов.

Автор выражает благодарность профессору университета Ратгерс Горбунову М.Ю. за предоставление возможности работать на установке по измерению индукции и релаксации флуоресценции, помощь в обсуждении результатов и поддержку в работе.

Автор выражает признательность профессору Института биохимии имени А.Н. Баха РАН Карапетяну Н.В. за возможность работы на РАМ флуори-метре и помощь в обсуждении результатов.

Автор выражает благодарность в.н.с. НИИ«Полюс» Ляшенко А.И. за помощь в наладке лазерной техники, в.н.с. кафедры генетики Еланской И.В. за предоставление образцов цианобактерий и ценные советы.

Автор также признателен всем сотрудникам, аспирантам и студентам лаборатории лазерной спектроскопии водных сред и лазерной биофотоники кафедры квантовой электроники за создание творческой атмосферы и постоянную поддержку в работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Кузьминов, Федор Игоревич, 2012 год

1. R. McColl. Cyanobacterial phycobilisomes, J. Struct. Biol., 1998, v. 124, pp. 311-334.

2. K. Bacon. Phycobiliproteins and phycobilisomes, in: K. Bacon, Photosynthesis Photobiochemistry and photobiophysics, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2001, pp. 251-269.

3. A.H. Knoll. Cyanobacteria and Earth History. In: A. Herrero and E. Flores (eds.): The cyanobacteria molecular biology, genetics and evolution, Caister Academic Press, Norfolk, UK, 2008, pp. 1-19.

4. H.D. Holand. The oxygenation of the atmosphere and oceans, Phil. Trans. R. Soc. B., 2006, v. 361, pp. 903-915.

5. J.W. Schopf. The paleobiological record of photosynthesis, Photosynth. Res., 2011, v. 107, pp. 87-101.

6. R. Rippka, J. Deruelles, J.B. Waterbury, M. Herdmann, R.Y. Stanier. Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria, J. Gen. Microbiol., 1979, v. Ill, pp. 1-61.

7. B.E. Schirrmeister, A. Antonelli, H.C. Bagheri. The origin of multicellularity in cyanobacteria, BMC Evolutionary Biology, 2011, v. 11, p. 45.

8. D.A. Bryant. The beauty in small things revealed, Proc. Natl. Acad. Sci., 2003, v. 100, pp. 1089-1104.

9. K.G. Seller. Physiology, ecology, and toxic properties of marine cyanobacteria blooms, Limnol. Oceanogr., 1997, v. 42, pp. 1089-1104.

10. B.A. Neilan, D. Jacobs, A.E. Goodman. Genetic diversity and phytogeny of toxic cyanobacteria determined by DNA polymorphisms within the phycocyanin locus, Appl. Environ. Microbiol., 1995, v. 61, pp. 3875-3883.

11. L. Margulis. Origin of eucariotic cells, Yale University Press, New Have, Conn, 1990, 347 p.

12. Б.Б. Громов. Цианобактерии в биосфере, Соросовский образовательный журнал, 1996, т. 9, стр. 33-39.

13. С. Van den Hoelc, D.G. Mann, H.M. Jahns. Cyanophyta (= Cyanobacteria). In: C. Van den Hoek, D.G. Mann, and H.M. Jahns (eds.): Algae: An Introduction to Phycology, Cambridge University Press, 1995, pp. 16-41.

14. D.M. Sherman, T.A. Troyan, L.A. Sherman. Localization of Membrane Proteins in the Cyanobacterium Synechococcus sp. PCC7942 (Radial Asymmetry in the Photosynthetic Complexes), Plant Physiol., 1994, v. 106, pp. 251-262.

15. W.A. Sidler. Phycobilisome and phycobiliprotein structures. In: Bryant, D. A. (ed.): Advances in Photosynthesis. Vol. 1: The Molecular Biology of Cyanobacteria, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 1994, pp. 139-216.

16. N. Adir. Elucidation of the molecular structures of components of the phycobilisome: reconstructing a giant, Photosynth. Res., v. 85, 2005, pp. 15-32.

17. A.A. Arteni, G. Ajlani, E.J. Boekema. Structural organization of phycobili-somes from Synechocystis sp. strain PCC 6803 and their interaction with the membrane, Biochim. Biophys. Acta, 2009, v. 1787, pp. 272-279.

18. D. Bald, J. Kruip, M. Rogner, M. Supramolecular architecture of cyanobacteri-al thylakoid membranes: How is the phycobilisome connected with the photosystems?, Photosynth Res., 1996, v. 49, pp. 103- 118.

19. N. Adir. Structure of the Phycobilisome Antennae in Cyanobacteria and Red Algae. In: P. Fromme (ed.): Photosynthetic Protein Complexes: A Structural Approach, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2008, pp. 243-274.

20. C.W. Mullineaux and F. Allen. State 1-State 2 transitions in the cyanobacte-rium Synechococcus 6301 are controlled by the redox state of electron carriers between photosystem I and II, Photosynth Res., 1990, v. 23, pp. 297-311.

21. M.M. Allen, A.J. Smith. Nitrogen chlorosis in blue-green algae, Arch Mikro-biol., 1969, v. 69, pp.114-120.

22. M. Wymann, R.P.F. Gregory, N.G. Carr. Novel role for phycoerythrin in a marine cyanobacterium, Synechococcus DC2, Science, 1985, v. 230, pp. 818-820.

23. Р.Клейтон. Фотосинтез. Физические механизмы и химические модели. М.: Мир, 1984,350 с.

24. G. Drews, J.F. Imhoff. Phototrophic purple bacteria. In: Shively, J.M. and Barton, L.L. (eds.): Cariations in autotrophic Life, Academic Press, London, San Diego, New York, Boston, Sydney, Tokyo, Toronto, 1991, pp. 51-97.

25. Фотосинтез: в 2-х томах, Т. 1. Пер. с англ. Под ред. Говинджи. М.: Мир, 1987, 728 с.

26. J. Barber, Е.Р. Morris, Р.С.А. da Fonseca. Interaction of the allophycocyanin core complex with photosystem II, Photochem. Photobiol. Sci., 2003, № 2, pp. 536541.

27. J.H. Golbeck. Photosystem I in cyanobacteria. In: Bryant, D.A. (ed.): Advances in Photosynthesis. Vol. 1: The Molecular Biology of Cyanobacteria, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 1994, pp. 319-360.

28. N.V. Karapetyan, A.R. Holzwarth, M. Rogner. The photosystem I trimer of cyanobacteria: molecular organization, excitation dynamics and physiological significance, FEBS Lett., 1999, v. 460, pp. 395-400.

29. K.P. Michel and E.K. Pistorius. Adaptation of the photosynthetic electron transport chain in cyanobacteria to iron deficiency: The function of IdiA and IsiA, Physiol Plant., 2004, v. 119, pp. 1-15.

30. L. Tian, I.H.M. van Stokkum, R.B.M. Koehorst, A. Jongerius, D.L. Kirilovsky, H. van Amerongen. Site, rate and mechanism of photoprotective quenching in cya-nobacteria, J.Am. Chem. Soc., 2011, v 133, pp. 18304-18311.

31. C.W. Mullineaux and A.R. Holzwarth. Kinetics of excitation energy transfer in cyanobacterial phycobilisome-photosystem II complex, Biochim. Biophys. Acta, 1991, v.1098, pp. 68-78.

32. M.K. Ashby and C.W. Mullineaux. The role of ApcD and ApcF in energy transfer from phycobilisomes to PSI and PSII in a cyanobacterium, Photosynthesis Research, 1999, v. 61, pp. 169-179.

33. E. Bittersmann and W. Vermaas. Fluorescence lifetime studies of cyanobacterial photosystem II mutants, Biochim. Biophys. Acta, 1991, v. 1098, pp. 105-116.

34. G. Bartosz, Oxidative stress in plants, Acta Physiol. Plant., 1997, v. 19, pp. 4764.

35. B.P. Shaw, S. K. Sahu, R. K. Mishra. Heavy Metal Induced Oxidative Damage in Terrestrial Plants. In: M.N.Y. Prasad (ed.): Heavy Metal Stress in Plants. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2004, pp. 84-126.

36. P. Horton, A.V. Ruban, R. Walters. Regulation of light harvesting in green plants, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1996, v. 47, pp. 655-684.

37. H.Y. Yamamoto. Biochemistry of the violaxanthin cycle in higher plants. Pure Appl. Chem., v. 51, 1979, pp. 639-648.

38. X.P. Li, O. Bjorkman, C. Shih, A.R. Grossman, M. Rosenquist, S. Jansson, K.K. Niyogi. A pigment-binding protein essential for regulation of photosynthetic light harvesting. Nature, 2000, v. 403, pp. 391-395.

39. P. G. Falkowski, J. A. Raven. Aquatic photosynthesis, second ed, Princeton University Press, Princeton, 2007, 441 p.

40. E. Weis, J.A. Berry. Quantum efficiency of photosystem II in relation to energy-dependent quenching of chlorophyll fluorescence, Biochem. Biophys. Acta, 1987, v. 894, pp. 198-208.

41. R.H. Schweitzer, G.W. Brudvig. Fluorescence quenching by chlorophyll cations in photosystem II, Biochemistry, 1997, v. 36, pp. 11351-11359.

42. J.J. van Thor, C.W. Mullineaux, H.C.P. Matthijs, K.J. Hellingwert. Light harvesting and state transitions in cyanobacteria, Botanica Acta, v., 1998, 111 pp. 430443.

43. A. Wilson, G. Ajlani, J.-M. Verbavatz, I. Vass, C. A. Kerfeld, D. Kirilovsky. A soluble carotenoid protein involved in phycobilisome-related energy dissipation in cyanobacteria, Plant Cell, 2006, v. 18, pp. 992-1007.

44. A. Wilson, C. Boulay, A. Wilde, C.A. Kerfeld, D. Kirilovsky. Light-induced energy dissipation in iron-starved cyanobacteria: roles of OCP and IsiA proteins. Plant Cell, 2007, v. 19, pp. 656-672.

45. N.V. Karapetyan. Non-photochemical quenching of fluorescence in cyanobac-teria, Biochemistry (Mosc), 2007, v. 72, pp. 1127-1135.

46. T. Polivka, C.A. Kerfeld, T. Pasher, V. Sundstorm. Spectroscopic properties of the carotenoid 3'-hydroxyechinenone in the orange carotenoid protein from the cy-anobacterium Arthrospira maxima, Biochemistry, 2005, v. 44, №10, 3994-4003.

47. C. Boulay, L. Abasova, C. Six, I. Vass, D. Kirilovsky. Occurrence and function of the orange carotenoid protein in photoprotective mechanisms in various cyano-bacteria, Biochim. Biophys. Acta, 2008, v. 1777, pp. 1344-1354.

48. M. G. Rakhimberdieva, I. N. Stadnichuk, I. V. Elanskaya, N. V. Karapetyan. Carotenoid-induced quenching of the phycobilisome fluorescence in photosystem II-deficient mutant of Synechocystis sp., FEBS Lett., 2004, v. 574, pp. 85-88.

49. M. Gwizdala, A. Wilson, D. Kirilovsky. In Vitro Reconstitution of the Cyano-bacterial Photoprotective Mechanism Mediated by the Orange Carotenoid Protein in Synechocystis PCC 6803, Plant Cell, 2011, v. 23, pp. 2631-2643.

50. M. Scott, C. McCollum, S. Vasil'ev, C. Croizer, G.S. Espie, M. Krol, N.P.A. Huner, D. Bruce. Mechanism of the down regulation of photosynthesis by blue light in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, Biochemistry, 2006, v. 45, pp. 8952-8958.

51. C. Boulay, A. Wilson, S. D'Haene, D. Kirilovsky. Identification of a protein required for recovery of full antenna capacity in OCP-related photoprotective mechanism in cyanobacteria, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, v. 107, pp. 1162011625.

52. N.V. Karapetyan. Protective dissipation of excess absorbed energy by photo-synthetic apparatus of cyanobacteria: role of antenna terminal emitters, Photosynth. Res., 2008, v. 97, pp. 195-204.

53. D. Kirilovsky. Photoprotection in cyanobacteria: the orange carotenoid protein (OCP)-related non-photochemical-quenching mechanism, Photosynth. Res., 2007, v. 93, pp. 7-16.

54. S. Bailey, A. Grossmann. Photoprotection in cyanobacteria: regulation of light harvesting, Photochem. Photobiol., 2008, v. 84, pp. 1410-1420.

55. M.Y. Gorbunov, F.I. Kuzminov, V.V. Fadeev, J.D. Kim, P.G. Falkowski. A kinetic model of non-photochemical quenching in cyanobacteria, Biochim. Bio-phys. Acta, 2011, v. 1807, pp. 1591-1599.

56. C.A. Kerfeld, M. Alexandre, D. Kirilovsky. The orange carotenoid protein of cyanobacteria. In: J.T. Landrum (ed.): Carotenoids: physical, chemical, and biological functions and properties, Taylor and Francis group, 2009, pp. 3-17.

57. U. Schreiber, U. Schliwa, W. Bilger. Continuous recording of photochemical and non-photochemical fluorescence quenching with a new type of modulation flu-orometer, Photosynthesis Research, 1986, v. 10, pp. 51-62.

58. K. Rohacek, M. Bartak. Technique of the modulated chlorophyll fluorescence: basic concepts, useful parameters and some applications, Photosynthetica, 1999, v. 37, pp. 339-363.

59. O. Van Kooten, H. Snel. The use of chlorophyll fluorescence Nomenclature in plant stress physiology, Photosynthetic research, 1990, v.25, pp. 147-150.

60. Z.S. Kolber, O. Prasil, P.G. Falkowski. Measurements of variable chlorophyll fluorescence using fast repetition rate techniques: defining methodology and experimental protocols, Biochim. Biophys. Acta, 1998, v. 1367, pp. 88-106.

61. D. Campbell, V. Hurry, A. Clarke, P. Gustafsson, G. Oquist. Chlorophyll fluorescence analysis of cyanobacterial photosynthesis and acclimation, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 1998, v. 62, pp. 667-683.

62. D. Emlyn-Jones, M. K. Ashby, C.W. Mullineaux, A gene required for the regulation of photosynthetic light harvesting in the cyanobacterium Synechocystis 6803, Mol. Microbiol., 1999, v. 33, pp. 1050-1058.

63. B. Genty, J. Harbinson, J. M. Briantais, and N. R. Baker. The relationship between non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence and the rate of photosystem-2 photochemistry in leaves, Photosyn. Res., 1990, v. 25, pp. 249-257.

64. J.R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer Science + Business Media, New York, USA, 2006, 954 p.

65. H. Eyring. The Activated complex and the absolute rate of chemical reactions, Chemical Review, 1935, v. 17, pp. 65-77.

66. C.L. Fiore, J.K. Jarett, N.D Olson, M.P. Lesser. Nitrogen fixation and nitrogen transformations in marine symbioses, Trends in Microbiology, 2010, v. 18, № 10, pp. 455 -463.

67. B.B. Фадеев, Д.К. Бунин, П.С. Венедиктов. Методы лазерного мониторинга фотосинтезирующих организмов (обзор), Квантовая электроника, 2006, т.23, №11, с. 963-973.

68. F.E. Hoge and R.N. Swift. Airborne dual core laser excitation and mapping of phytoplankton photopigments in a gulf stream warm core ring, Applied Optics, 1983, v. 22, №15, pp. 2272-2281.

69. Гостев Т. С., Кузьминов Ф. И., Горбунов М. Ю., Фадеев В. В. Биофотони-ка водных фотосинтезирующих организмов: флуоресцентные методы диагностики, Фотоника, 2011, № 2, с. 72-81.

70. V.V. Fadeev, Т.А. Dolenko, Е.М. Filippova, V.V. Chubarov. Saturation spectroscopy as a method for determining the photophysical parameters of complicated organic compounds. 1999, Optics Communications, v. 166, pp. 25-33.

71. Д.В. Маслов, E.E. Остроумов, B.B. Фадеев. Флуориметрия насыщения сложных органических соединений с высокой локальной концентрацией флу-орофоров (на примере фитопланктона). Квантовая электроника, 2006, т. 36, №2, с. 163-168.

72. Т.С. Гостев, В.В. Фадеев. Определение фотофизических параметров хлорофилла а методом нелинейной лазерной флуориметирии, Квантовая электроника, 2011, т. 4, с. 414-419.

73. М.Ю. Горбунов. Диагностика фитопланктона методами наносекундной импульсной лазерной флуориметрии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.- мат. наук. М.:МГУ, физический ф-т, 1992, 207с.

74. Д.В. Маслов. Определение фотофизических параметров фитопланктона методом нелинейной лазерной флуориметрии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. М.:МГУ, физический ф-т, 2003, 132с.

75. А.А. Банишев, Е.А. Ширшин, В.В. Фадеев. Определение фотофизических параметров молекул триптофана методами лазерной флуориметрии, Квантовая электроника, 2008, т. 28, No 1, с. 76-80.

76. Е. А. Ширшин, А. А. Банишев, В. В. Фадеев. Локализованные донорно-акцепторные пары флуорофоров: определение скорости переноса энергии методом нелинейно флуорометрии, Письма в ЖЭТФ, 2009, т. 89, с. 567-570.

77. A.N. Glaser, D.A. Bryant. Allophycocyanin В a new cyanobacterial phycobili-protein, Arch. Microbiol., 1975, v. 104, pp. 15-22.

78. A.N. Glazer, S. Fang, D.M. Brown. Spectroscopic properties of C-Phycocyanin and its alpha and beta subunits, J. Biol. Chem., 1973, v. 248, pp. 56795685.

79. X. Zheng, J. Zhang, H. Wang, Z. Yu, J. Zhao, L. Jiang. Energy transfer in allophycocyanin hexamer from Anabaena variabilis by time resolved spectroscopy, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 1998, v. 45, pp. 144-149.

80. A.G. Doukas, V. Stefancic, J. Buchert, R.R. Alfano, B.A. Zilinskas. Exciton annihilation in the isolated phycobiliproteins from the blue-green alga Nostoc sp. using picosecond absorption spectroscopy, Photochem. Photobiol., 1981, v. 34, pp\ 505-510.

81. Д.Н. Клышко, В.В. Фадеев. Дистанционное определение концентрации примесей в воде методом лазерной спектроскопии с калибровкой по комбинационному рассеянию, ДАН СССР, 1978, т.238, №2, с. 320-323.

82. B.A. Zilinskas, L.S. Greenwald, C.L. Bailey, P.С. Kahn. Spectral analysis of allophycocyanin I, allophycocyanin II, allophycocyanin III, and allophycocyanin В from Nostoc sp. phycobilisomes, Biochim. Biophys. Acta, 1980, v. 592, pp. 267276.