Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 12.2. Зависимая от света фиксация С02 в экстрактах протопластов мезофилла из разных растений (Edwards et al., 1976 b)
+5 мМ пируват
Группа Сиет Темнота
Свет Темнота
МКМОЛЬ-(мг Хл)-1-1!-1
NADP-МДГ
Digitaria sanguinalis 4 1 267 1
NAD-МДГ
Eleusine indica 6 1 146 1
ФЕП-КК
Urochloa panicoides 4 1 210 1
c3
Triticum aestivum 168 1 148 1
мому, с. тем, что внутри хлоропластов остается лишь незначительная доля ФЕП-карбоксплазной активности клетки (разд. 12.1). Фиксация С02 в этом случае может стимулироваться светом за счет образуемой в этих условиях восстановительной силы, которая способствует превращению оксалоацетата (сильного ингибитора ФЕП-карбоксилазы) в малат.
Существует несколько условий, необходимых для того, чтобы хлоропласты мезофилла Сграстеиий стали способны фиксировать С02 на свету с высокой скоростью. Во-первых, следует обеспечить поступление ортофосфата и трехуглеродного предшественника (пирувата или аланина), а во-вторых, нужно объединить фракцию хлоропластов с фракцией цитозоля. Последнее легче всего осуществить, получив бесклеточные экстракты из протопластов. При достаточно мягком разрушении протопластов хлоропласты остаются иитактиымн и для эксперимента можно брать суммарный экстракт. Внесение пирувата и С02 в экстракт, полученный из протопластов, приводит к синтезу оксалоацетата и малата. При добавлении аланина и 2-ок-соглутарата в экстракты протопластов NAD-МДГ- или ФЕП-КК-растений иа свету синтезируются оксалоацетат и аспартат. Скорость включения С02 в С4-кислоты в таких препаратах при 40°С доходит до 250—350 мкмоль-(мгХл)-1-ч-1. Для фиксации С02 нужно, чтобы хлоропласты превращали пируват и ортофосфат в ФЕП, используя энергию фотохимических процессов, и чтобы в цитозоле находилась ФЕП-карбоксилаза. Зависимость фиксации С02 от пирувата продемонстрирована в опытах с экстрактами, полученными из протопластов мезофилла Сграстеиий, относящихся ко всем трем подгруппам. Как и еле-
довало ожидать, фотосинтез в хлоропластах пшеницы (С3-рас-тение) не зависит от пирувата (табл. 12.2).
Если хлоропласты мезофилла С4-растений отделить от растворимой фракции экстракта протопластов, то скорость зависимой от пирувата фиксации С02 заметно снизится. Считают, что остаточная активность связана с незначительной активностью ФЕП-карбоксилазы, остающейся в хлоропластах после дифференциального центрифугирования экстрактов протопластов (см. табл. 12.1). Как и следовало ожидать, у ячменя (Сз-растения) скорость фотосинтеза в хлоропластах (свободных от фракции цитозоля) и в экстрактах протопластов одинакова, так как карбоксилаза, участвующая в ВПФ-цикле, остается внутри хлоропластов (табл. 12.3).
Таблица 12.3. Зависимая от света фиксация СОг в экстрактах протопластов и в хлоропластах (Edwards et al., 1976а)1)
Вид растений Экстракт Хлоропласты
протопластов
мкмоль СОг (мг Хл)
NADP-МДГ
Digitaria sanguinalis 325 10
С,
tlord.eu.rn vulgare 126 114
') Хлоропласты выделяли из экстракта протопластов мезофилла после 3 мин цент
рифугирования при 600g и последующей однократной отмывки. Для индукции фиксации
С02 У D. sanguinalis использовали 5 мМ пируват и 0,5 мМ оксалоацетат,
Скорость зависимой от пирувата фиксации С02 в экстрактах протопластов мезофилла CU-pастений возрастает в несколько раз после добавления оксалоацетата в небольшой (0,5 мМ) концентрации. Внесение оксалоацетата стимулирует процесс нециклического переноса электронов, поскольку восстановительная сила используется для превращения оксалоацетата в малат. Это позволяет обеспечить превращение пирувата в ФЕП энергией, образующейся в ходе нециклического фотофосфори-лирования. Если не добавлять оксалоацетат, то связывание С02 с пируватом будет зависеть от циклического и псевдоцпк-лического фотофосфорилирования до тех пор, пока не синтезируется достаточное количество оксалоацетата.
Скорость фиксации С02 в экстрактах протопластов мезофилла С4-растений стимулируется [>200мкмоль¦ (мгХл) 1_.ч-1] ФГК как на свету, так и в темноте. На свету, когда субстратом служит ФГК, продуктами фиксации С02 являются оксалоацетат, малат и аспартат. Возможно, что ФГК выполняет роль
