Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Всем этим четырем требованиям удовлетворяет только восстановительный пентозофосфатный цикл.
Источник данных: [55].
6.7. Изучение восстановительного пентозофосфатного цикла
Восстановительный пентозофосфатный цикл (или путь) был исследован в пятидесятых годах группой ученых во главе с Кальвином и Бенсоном из Университета Беркли, штат Калифорния. Важность этих исследований была отмечена присуждением Кальвину Нобелевской премии. Полную последовательность изученных реакций часто называют циклом Кальвина или циклом Бенсона — Кальвина (чтобы отдать долг вкладу в работу Бенсона). Сейчас, правда, это название употребляется редко, да и другим путям метаболизма не принято присваивать имеиа их исследователей, список которых выглядел бы слишком длинным. Более приемлемы такие нейтральные названия, как «фото-синтетический углеродный цикл», но они страдают некоторой неопределенностью, поскольку могут быть также отнесены ко всему С4-пути (гл. 10). Вот почему мы остановились на названии «восстановительный пентозофосфатный цикл (ВПФ-цикл)», которое отличается точностью и отражает суть предмета.
Кальвин и его сотрудники воспользовались двумя новыми для того времени методами — применением радиоактивных изотопов и хроматографией на бумаге. Долгоживущий радиоактивный изотоп углерода ИС был обнаружен Сэмюэлем Рубеном и Мартином Кейменом в 1940 г. и стал доступен в больших коли-
чествах в 1945 г. в качестве побочного продукта ядерных реакторов. Мартин и Синдж разработали метод хроматографии, за который в 1952 г. они были удостоены Нобелевской премии, .а хроматография на бумаге стала применяться для разделения аминокислот еще в 1944 г. (Первым хроматографию на колонках с различными сорбентами применил русский ботаник Цвет для разделения хлорофиллов и близких к ним пигментов из экстрактов листьев. Его имя на редкость подходит для первооткрывателя процесса разделения окрашенных соединений, названного хроматографией1. Впрочем, сейчас термин «хроматография» используется и при разделении неокрашенных соединений.) Совместное применение 14С и бумажной хроматографии позволило разработать новый успешный подход к решению весьма сложной проблемы фотосинтетической ассимиляции углерода. Кальвин и его сотрудники ввели радиоактивную метку 14С в СОг и затем с относительной легкостью проследили за появлением радиоактивности во вновь синтезированных соединениях, снабжая иС02 на свету зеленую водоросль хлореллу. Говорят, что Кальвин выбрал хлореллу (ставшую теперь самым прославленным из фотосинтезирующих организмов, как видно, например, из разд. 3.9 и 4.10) потому, что ему как химику оиа напоминала зеленый раствор и поэтому импонировала больше, чем, скажем, капуста. Как бы то пи было, хлорелла оказалась идеальным объектом исследований, так как ее можно было подвергать равномерному и интенсивному освещению, а затем быстро переносить в горячий этанол, чтобы сразу останавливать ферментативные реакции. (Аналогичным подходом воспользовались Гаффрон и его сотрудники из Чикаго, которые работали с другой водорослью — Scenedesmus. Вообще, подобные эксперименты лучше проводить сначала с очень крупными популяциями растущих в одинаковых условиях водорослей, а не с небольшими изменчивыми образцами листьев высших растений.)
После кратковременной экспозиции на свету в присутствии 14С02 и последующей экстракции горячим 80%-ным этанолом порции экстракта наносили в виде небольшого пятна в верхнем углу большого листа фильтровальной бумаги. Когда пятно высыхало, верхний край бумаги опускали в хроматографическую «лодочку», в которую заливали смесь растворителей в определенном соотношении, и помещали всю систему в плотно закрытую термостатированную хроматографическую камеру. Растворитель постепенно стекал по свешивающейся из лодочки бумаге, и исходное пятно разделялось при этом на несколько пятен. Лист вынимали, высушивали, поворачивали на 90° и хромато-
1 От грёч. chroma, т. е. «цвет». — Прим. перев.
графировали во второй смеси растворителей. Теперь каждое из пятен после первого прохождения растворителя в свою очередь давало несколько пятен. В руках.таких сотрудников Кальвина, как Марта Керк, этот метод двумерной хроматографии давал точные и воспроизводимые результаты, позволяя идентифицировать соединения по их положению относительно старта (точ-
60
rtf
5 50
Ш
nJ
Н
О
о
2
S 40
CD
О
X
О
с
о
?.
LO
20
