Справочник "Биофизики России"

Беляева Наталья Евгеньевна

ИСТИНА • РИНЦ

Специализация (ключевые слова)

фотосинтез

Список публикаций, доступных в библиотеке сайта

[1-20] [21-24]

• Lebedeva G. V., Belyaeva N. E., Riznichenko G. Yu., Rubin A. B., Demin O. V. Kinetic Model of Photosystem II of Higher Green Plants // Russian Journal of Physical Chemistry, Vol. 74, No. 10.2000, pp. 1702-1710. Translated from Zhurnal Fizicheskoi Khimii. Vol. 74, No. 10, 2000. pp. 18741883.

  Based on up-to-date physicochemical data, a complete kinetic model of the catalytic cycle of photosystem II (PS II) for higher green plants was constructed. In compliance with the time hierarchy of photosynthetic stages, the model was reduced in order to describe only processes occurring on the millisecond time scale. In terms of the model, chlorophyll fluorescence induction curves at different values of model parameters were calculated. The fluorescence intensity was determined from an equation for calculating the concentrations of PS II fluorescence states and their dependence on the components of the electrochemical potential across the tylacoid membrane. The proposed model, which considers only processes occurring within PS II, cannot describe some features of the ascending branch of the chlorophyll fluorescence induction curve. It was found that the steady-state level of the fluorescence intensity may nonmonotonically depend on the transmembrane electric potential.

• Ризниченко Г. Ю., Беляева Н. Е., Коваленко И. Б., Рубин А. Б. Математическое и компьютерное моделирование первичных процессов фотосинтеза // Биофизика, 2009, 54, (1) 16-33
• Riznichenko G. Yu., Belyaeva N. E., Kovalenko I. B., Rubin A. B. Mathematical and Computer Modeling of Primary Photosynthetic Processes // Biophysics, 2009, Vol. 54, No. 1, pp. 10–22
  We review the recent research on kinetic and direct multiparticle modeling of the processes in the photosynthetic membrane conducted at the Chair of Biophysics of the Biological Faculty, Moscow State University. The models take into account the modern experimental data on the heterogeneous structure and the kinetic characteristics of the system. The generalized kinetic model describes the processes in multisubunit complexes (photosystems I and II, the cytochrome complex), the coupled transmembrane ion fluxes and generation of the electrical and electrochemical potentials. Identification of the model parameters allows estimation of the rate constants for reactions that cannot be examined experimentally. Multiparticle models provide a vivid picture of the interaction between the electron transport chain components in the thylakoid lumen and stroma, and explicitly represent Brownian diffusion and electrostatic interactions between electron carriers. Combination of different description methods (differential equations and the Brownian dynamics formalism) makes it possible to model, in the complicated 3D environment of the plant cell, the processes that in the aggregate ensure the high efficacy of energy transduction in photosynthesis.
• Belyaeva N. E., Schmitt F.-J., Steffen R., Paschenko V. Z., Riznichenko G. Yu., Chemeris Yu. K., Renger G., Rubin A. B. PS II model-based simulations of single turnover flash-induced transients of fluorescence yield monitored within the time domain of 100ns–10s on dark-adapted Chlorella pyrenoidosa cells // Photosynth. Res., 2008, 98 105–119.
• Беляева Н. Е., Пашенко В. З., Ренгер Г., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Использование модели фотосистемы II для анализа индукционной кривой флуоресценции, вызванной насыщающим световым импульсом, во временном диапазоне 100 нс - 10 с // Биофизика, 2006, том 51, вып.6, с. 976-990
  Получены и проанализированы с помошью математической модели пропессов в фотосистеме II данные по измерению сигнала флуоресценции, возбуждаемой насыщающим импульсом длительностью 10 нс с помощью специального протокола освещения на препаратах термофильного штамма одноклеточной зененой водоросли Chlorella pyrenoidosa Chick (нативных и с диуроном) в диапазоне времени от 100 нс до 10 с. Аналиэ результатов моделирования показал, что в условиях короткого светового воздействия важен детальный учет процессов рекомбинации, в том числе безызяучательной в фотосистеме II, а дальнейший перенос зарядов в электрон-транспортной цепи тилакоидиой мембраны можно описывать одной реакцией повторного окисления хинолов. Включение в модель фотосистемы II реакций ингибирования диуроном электронного транспорта в акцепторной части фотосистемы II позволило описать кривые индукции флуоресценции, регистрируемые в присутствии диурона. Определены параметры модели (pH стромы, константы скоростей реакций безызлучательчой рекомбинации, начальная восстановленность пула хинонов), при которых адекватно описаны наблюдаемые в эксперименте соотношения максимального и начального уровней флуоресценции (Fm/Fo).
• Belyaeva N. E., Pashchenko V. Z., Renger G., Riznichenko G. Yu., Rubin A. B. Application of a Photosystem II Model for Analysis of Fluorescence Induction Curves in the 100 ns to 10 s. Time Domain after Excitation with a Saturating Light Pulse // Biophysics, 2006, Vol. 51, No. 6, pp. 860–872
  A mathematical model of photosystem II (PSII) events was used to analyze chlorophyll fluorescence transients in the time domain from 100 ns to 10 s after excitation with a saturating 10-ns flash, applied as a part of specialized illumination protocol, using preparations of a thermophilic strain of the unicellular green alga, Chlorella pyrenoidosa Chick (using both intact and diuron-treated cells). Analysis of simulation results has proven that particular attention should be given to flash-induced recombination processes, including nonradiative recombination in PSII, while subsequent charge transfer along the electron transport chain of thylakoid membrane can be adequately described by a single reaction of quinone reoxidation. The PSII model was extended by taking inhibition by diuron of the electron transport in the acceptor side of PSII into account, which allowed simulation of fluorescence induction curves observed in the presence of this inhibitor. The model parameters were determined (stromal pH, rate constants of nonradiative recombination, and the initial reduction state of the quinone pool) which provided adequate simulation of experimentally observed ratios of the maximal and initial fluorescence levels (Fm/Fo).
• Джалал Камали М., Лебедева Г. В., Демин О. В., Беляева Н. Е., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Кинетическая модель цитохромного bf-комплекса. Оценка кинетических параметров // Биофизика, 2004, том 49, вып. 6, с.1061-1068
  Разработана кинетическая модель цитохромного bf-комплекса в предположении функционирования Q-цикла Митчелла. bf-комплекс рассматривался как мембранный фермент, катализирующий перенос электронов от пластохинола на пластоцианин, сопряженный с переносом протонов из стромы хлоропласта в люмен тилакоида, В модели учтена зависимость скоростей реакций электронного переноса от величины трансмембранного электрического потенциала. Модель применена к описанию экспериментальных данных по регистрации кинетики окислительно-восстановительных превращений цитохрома b, пластоцианина, а также процесса закачки протонов в люмен тилакоида после насыщающей вспышки света. Произведена идентификация параметров модели.
• Lebedeva G. V., Belyaeva N. E., Demin O. V., Riznichenko G. Yu., Rubin A. B. Kinetic Model of Primary Photosynthetic Processes in Chloroplasts. Description of the Fast Phase of Chlorophyll Fluorescence Induction under Different Light Intensities // Biophysics, Vol. 47, No.6, 2002, p. 968-980. Translated from Biojizika, Vol. 47, No.6, 2002, pp. 1044-1058.

  A kinetic model was developed for generation and utilization of the transmembrane electrochemical proton gradient in primary photosynthetic processes in chloroplasts. The model gives a detailed description of the catalytic cycles in photosysterns I and II, the cytochrome bf-complex, ATP synthesis, and passive leakage of H⁺, K⁺, and Cl^- through the thylakoid membrane. Account is taken of the dependence of the electron transport rate on the transmembrane potential. The model was tested for consistency with the experimental data on the fast phase of chlorophyll fluorescence induction under different light intensities (high to low). The composition of the fluorescence response was analyzed for each illumination level.

• Лебедева Г. В., Беляева Н. Е., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б., Дёмин О. В. Кинетическая модель фотосистемы II высших растений // Журнал физической химии, 2000, том 74, No. 10, с. 1874-1883
  На основе новейших физико-химических данных построена детальная кинетическая модель каталитического цикла фотосистемы II (ФС II) высших растений. В соответствии с иерархией времен отдельных фотосинтетических стадий проведсна редукция модели с целью описания процессов миллисекундного диапазона. В рамках полученной системы осуществлен теоретический расчет кривых индукции флуоресценции хлорофилла при разных значениях параметров модели. Для расчета интенсивности флуоресценции предложено соотношение, включающее концентрации флуоресцирующих состояний ФС II и их зависимость от компонентов электрохимического потенциала на мембране тилакоидов. Показано, что в рамках модели, ограничивающейся рассмотрением процессов в пределах ФС II, не могут быть описаны некоторые экспериментально наблюдаемые паттерны нарастающей части кривой индукции флуоресценции хлорофилла. Найдено, что стационарное эначение интенсивности флуоресценции может зависеть от трансмембранного электрического потенциала немонотонным образом.
• Riznichenko G. Yu., Lebedeva G. V., Demin O. V., Belyaeva N. E., Rubin A. B. Levels of Regulation of Photosynthetic Processes // Biophysics, 2000, Vol. 45, No.3., pp. 440-448
  Basic mechanisms of kinetic regulation of photosynthetic processes are considered. These mechanisms provide strict light-dependent regulationof electron transport in photosynthetic reaction centers and more flexible regulation at the level of interaction between pboeosystems, transmembrane fluxes of ions, and coupling with dark reactions of the Calvin cycle. A generalized mathematical model was constructed. This model consolidates the modern knowledge about photosynthetic processes in higher plants. The general principlesof multilevel regulation of photosynthetic processes are discussed.
• Беляева Н. Е., Булычев А. А., Ризниченко Г. Ю. Применение модели ФС2 для анализа нарастания выхода флуоресценции, вызываемой постоянным светом // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. трудов XIV международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". 2007. Т. 2
  При расчетах в модели ФС 2 фитированы экспериментальные кривые ИФ, вызываемые в листе гороха светом интенсивности 10% и 40% от максимальной при снятии ионофорами светоиндуцированных ΔΨ и ΔрН. Определены константы скоростей реакций переноса электрона и дис-сипативных потерь в антенне ФС 2. Предложена методика анализа результатов «OJIP тестирования» фотосинтезирующих объектов.
• Беляева Н. Е., Пащенко В. З., Ренгер Г., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Применение модели ФС2 для анализа выхода флуоресценции, регистрируемой после насыщающего светового импульса // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. трудов XIII международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". 2006. Т. 2
  Сигнал флуоресценции, возбуждаемой насыщающим импульсом длительностью 10 нс, измерен на препаратах термофильного штамма водоросли Chlorella pyrenoidosa Chick (нативных и с диуроном) в диапазоне от 100 нс до 10 с и проанализирован в математической модели процессов ФС2. При имитации короткого светового воздействия важен детальный учет процессов рекомбинации, в том числе безызлучательной, в ФС2, дальнейшие процессы в электронно-транспортной цепи тилакоидной мембраны описываются одной реакцией повторного окисления хинолов. Включение в модель реакций блокирования ингибитором акцепторной части ФС2 позволило описать кривые ИФ, регистрируемые в присутствии диурона.
• Беляева Н. Е., Лебедева Г. В., Демин О. В., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Кинетическая модель первичных процессов фотосинтеза в хлоропластах. Быстрая фаза индукции флуоресценции при различной интенсивности света и воздействии ингибиторов // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. трудов XI международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". 2004. Т. 2
  Разработанная модель изолированной фотосистемы 2 (ФС2) способна адекватно описать быструю фазу индукции флуоресценции, наблюдаемую in vivo в фотосинтезирующих образцах при включении света высокой интенсивности. Особенности индукционной кривой определяются динамикой накопления флуоресцирующих состояний ФС2. Модификация значений параметров, входящих в модель ФС2, позволяет на качественном и количественном уровне объяснить эффекты, наблюдаемые при регистрации быстрой фазы индукции флуоресценции в различных условиях эксперимента (ингибиторы, рН, другие воздействия).
• Беляева Н. Е., Лебедева Г. В., Ризниченко Г. Ю. Кинетическая модель первичных процессов фотосинтеза в хлоропластах. Моделирование электрического потенциала тилакоидной мембраны // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. трудов X международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". 2003. Т. 3
  Разработана кинетическая модель, описывающая систему генерации и потребления трансмембранного электрохимического градиента протонов ΔμH⁺ в первичных процессах фотосинтеза в хлоропластах. Использован принцип детального описания скоростей реакций. Учтена зависимость скоростей реакций электронного переноса от величины трансмембранного электрического потенциала. Модель каталитического цикла фотосистемы 2 (ФС2) является одним из блоков полной модели. Показано, что модель ФС2 дает реалистическое описание экспериментальных данных по регистрации быстрой фазы индукции флуоресценции в условиях изменения трансмембранного электрического потенциала.
• Лебедева Г. В., Камали М. Джалал, Демин О. В., Беляева Н. Е., Ризниченко Г. Ю. Кинетическая модель цитохромного bf комплекса. Идентификация параметров модели по экспериментальным данным, полученным на суспензии тилакоидов // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. трудов X международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика". 2003. Т. 3
  Разработана кинетическая модель цитохромного bf комплекса в предположении функционирования Q-цикла Митчелла. bf комплекс рассматривался как мембранный фермент, катализирующий перенос электронов от пластохинола на пластоцианин, сопряженный с переносом протонов из стромы хлоропласта в люмен тилакоида. В модели учтена зависимость скоростей реакций электронного переноса от величины трансмембранного электрического потенциала. Модель применена к описанию экспериментальных данных по регистрации кинетики окислительно-восстановительных превращений цитохромов b и f, пластоцианина, а также процесса закачки протонов в люмен тилакоида после насыщающей вспышки света. Произведена идентификация параметров модели.
• Лебедева Г. В., Беляева Н. Е., Демин О. В., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Кинетическая модель первичных процессов фотосинтеза в хлоропластах. Анализ состава флуоресцентного сигнала в быстрой фазе индукционной кривой при различных интенсивностях света Математика. Компьютер. Образование, 2002, вып.9
  Разработана кинетическая модель, описывающая систему генерации и потребления трансмембранного электрохими­чес­кого градиента протонов DmH+ в первичных процессах фотосинтеза в хлоропластах. Учтена зависимость скоростей реакций электронного переноса от величины трансмембранного электрического потенциала. Модель применена к описанию экспериментальных данных по регистрации быстрой фазы индукции флуоресценции хлорофилла при различных интенсивностях освещения объекта (от высоких до низких). Для каждой интенсивности света проанализирован состав флуоресцентного сигнала.
• Беляева Н. Е., Лебедева Г. В., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б., Демин О. В. Кинетическое моделирование индукции флуоресценции высших растений Математика. Компьютер. Образование, 2000, вып.7, с.606-614
• Беляева Н. Е., Волгушева А. А., Кренделева Т. Е., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Использование модели ФС2 для анализа процессов в побегах липы посредством сравнения индукционных кривых флуоресценции при экологическом мониторинге // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. тезисов 17-ой международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. 2010
• Беляева Н. Е., Булычев А. А., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Влияние буферных групп люмена и стромы на выход флуоресценции, исследованное в обобщенной модели тилакоидной мембраны // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. тезисов 16-ой международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. 2009
• Беляева Н. Е., Булычев А. А., Ризниченко Г. Ю., Рубин А. Б. Исследование в модели ФС2 тушения выхода флуоресценции, вызываемой постоянным светом при снятии электрохимического потенциала тилакоидной мембран // "Математика. Компьютер. Образование". Cб. тезисов 15-ой международной конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Ризниченко. 2008

[1-20] [21-24]

Условные обозначения:


• научный журнал
• работа опубликована в трудах научной конференции
• работа опубликована в тезисах научной конференции

Дополнительная информация

• Информация в Интеллектуальной Системе Тематического Исследования НАукометрических данных (ИСТИНА)
• Информация в eLibrary (РИНЦ)