Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
{Например, пируват'
X +--------> X +
А"
> А~
1-Г -I N11
01-Г
(Например, Н*)
Рис. 12.19. Поглощение солей аммония с участием обмена гидроксил-аниона (А-).
Рис. 12.18. Три примера электроген-ного транспорта.
(Налримар, ДГАФ:"
ФГК'1')
ется. [В случае -солей аммония поглощение аниона в обмен на ионы гидроксила можно оценить по набуханию хлоропластов. NH3, который легко проникает через мембраны, поглощается хлоропластами и уравновешивается с NH4+. При наличии соответствующего переносчика ионы гидроксила, которые образуются внутри хлоропласта, обмениваются на анионы, присутствующие во внешней среде, что и приводит к поглощению данной соли аммония.] Центрифугирование в -силиконовом масле показало, что градиент pH на оболочке хлоропласта практически не влияет иа поглощение 14С-пирувата. Это тоже говорит о том, что поглощение пирувата в обмен на гидроксил ограничено (pirc. 12.18 и 12.19).
Изменения скорости поглощения иС-пирувата, выявленные этим способом, описываются кинетической кривой Михаэлиса — Меитеп, а кажущаяся Км для пирувата составляет 0,7—1 мМ. Это тоже свидетельствует о том, что пируват скорее всего поглощается не за счет диффузии, а с участием переносчика.
Поглощение 14С-пирувата хлоропластами мезофилла С4-рас-тений подавляется мерсалилом, сульфгидрильным реагентом. Мерсалил ингибирует также набухание хлоропластов в присутствии пирувата калия и валиномицииа. Такое ингибирование свидетельствует о том, что транспорт пирувата опосредован переносчиком.
Производные а-коричных кислот являются мощными инги-¦ биторами поглощения пирувата в митохондриях животных,
идущего с участием переносчика. Поглощение пирувата хлоро-пластамм мезофилла Сграстеиий тоже специфически ингибируется рядом аналогов пирувата и различными производными а-коричной кислоты.
Обмен ФЕП—Pi на переносчике фосфата в хлоропластах мезофилла С^-растений
В хлоропластах мезофилла С4-растений (росичка кровяная) есть переносчик фосфата (локализованный в мембране переносчик, обменивающий Pi и/или анионы органических фосфатов точно так лее, как и переносчик в хлоропластах Сз-растений, гл. 8), который катализирует обмен ФЕП и ортофосфата. В изолированных хлоропластах содержится пул ФЕП, который может экспортироваться из хлоропласта в обмен на Pi или ФГК. ФЕП не является проникающим анионом, так как хлоропласты в растворе фосфоенолпирувата калия не набухают и в присутствии валипомиц'ина, и без него.
По данным, полученным путем центрифугирования в силиконовом масле, ФЕП конкурентно ингибирует (ТО = 0,45 мМ) поглощение 32Pi (/(м = 0,2 мМ) в хлоропластах мезофилла Сграстеннй. Это свидетельствует о том, что ФЕП обладает сравнительно высоким сродством к переносчику фосфата в таких хлоропластах. В хлоропластах шпината Ki для вызываемого ФЕП ингибирования поглощения 32Р примерно в десять раз выше, чем в хлоропластах Сграстеиий, а это указывает на то, что ФЕП плохо транспортируется в хлоропласты Сз-растений.
Синтез ФЕП в хлоропластах С^растений, инкубируемых на свету в среде с пируватом, но без Pj, идет медленно, однако концентрация ФЕП внутри хлоропластов достигает очень высокого уровня (отношение концентрации ФЕП внутри хлоропластов к концентрации снаружи равно 30). Внесение в среду Pi в небольшой концентрации (ОД мМ) приводит к быстрому снижению уровня ФЕП в хлоропластах (отношение концентраций внутри и снаружи хлоропластов падает до 2). Следовательно, Pi необходим и для синтеза ФЕП, и для его выхода из хлоропластов. Транспорт может быть электрогенным и на переносчике пирувата, и на переносчике фосфата. А как следствие этого транспорт всех трех метаболитов (ФЕП, Р| и пирувата) должен быть электроиейтральиым (рис. 12.20).
В хлоропластах мезофилла С4-раетеиий (росичка кровяная) присутствует также переносчик дикарбоновых кислот, который имеет Хм для оксалоацетата 0,13 мМ. Поглощение оксалоацетата конкурентно ингибируется малатом (/Ci = 0,26 мМ) и ас-партатом (iCi = 0,2 мМ), что свидетельствует об участии в
Цитозоль
ФЕП
Пируват"’
T'-’n Ч. ^
Строма хлоропласта
-ФЕП-
-Р;'
ДМР + РР,
АТР
-Пируват-
Рис. 12.20. Транспорт пирувата, ФЕП и Pi в хлоропластах мезофилла Сл-.растений.
1/Общая концинтрацин осмотичиски активных иомоо и моликул, М"
Рис. 12.21. Влияние концентрации сорбитола на объем межмембранного пространства и стромы в хлоропластах мезофилла росички кровяной. Объем стромы определяли по разности величии общего объема хлоропласта (3Н20) и межмембранного пространства (иС-сахароза). В реакционную смесь в каждом случае вносили по 6 мкг Хл (Huber, Edwards, 1977b).
транспорте этих дикарбоновых кислот одного и того же переносчика.
Считают, что такие переносчики локализованы во внутренней мембране хлоропластов. Как следует из данных по поглощению 3НгО и 14С-сахарозы, сахароза проникает через наружную мембрану хлоропластов мезофилла С^-растений, но не может проходить через внутреннюю. При повышении осмотической силы раствора за счет изменения концентрации еорбпто-ла общий объем хлоропласта остается постоянным (судя по поглощению 3Н20), а межмембранное пространство (измеренное по поглощению 14С-сахарозы) увеличивается. Следовательно, с увеличением концентрации сорбитола уменьшается объем стромы и увеличивается межмембранное пространство, а это говорит о том, что внутренняя мембрана малопроницаема для ряда веществ (рис. 12.21).
