Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Удаление С02 и Mg2+ приводит к диссоциации активного комплекса и появлению неактивной формы фермента. Таким образом, концентрации С02 и Mg2+ определяют активированное состояние фермента. Процесс активации зависит от pH и имеет щелочной оптимум, что говорит о возможном образовании при активации в процессе формирования комплекса фермент — С02 карбамат-иона. В результате активации увеличивается максимальная скорость реакции и, как мы уже отмечали, повышается сродство фермента к С02. В итоге значительно возрастает активность карбоксилазы при концентрации С02) характерной для атмосферы. По мере изменения активированного состояния фермента активность оксигеназы увеличивается или уменьшается так же, как и активность карбоксилазы. Было установлено, что высокие концентрации РуБФ приводят к субстратному ингибированию фермента. Оказалось, однако, что это ингибирование вызвано продуктами химического разложения РуБФ. Ряд других продуктов метаболизма хлоропластов, особенно NADPH, ферредоксин и 6-фосфоглюконат, увеличивают активность РуБФ-карбоксилазы или изменяют степень ее активации (гл. 9). Роль этих метаболитов in vivo выяснить довольно труд-
но, поскольку концентрация многих из них относительно количества фермента может быть гораздо ниже, чем в условиях in vitro, где был отмечен этот эффект. Концентрация активных центров связывания на РуБФ-карбоксилазе в хлоропластах может достигать 3—4 мМ. Столь большая цифра обусловлена высоким содержанием этого белка в хлоропластах и наличием восьми центров связывания на каждой его молекуле. Концентрация же многих метаболитов в хлоропластах гораздо ниже этой цифры, и поэтому установить точно их действие на карбок-силазу весьма трудно.
Источники данных: [34, 42, 47, 49].
2. Фосфоглицераткиназа
Этот фермент был уже хорошо известен по гликолизу, где он катализирует реакцию [уравнение (6.16)], приводящую к образованию ФГК. При фотосинтезе этот фермент катализирует синтез ДФГК (1,3-дифосфоглицериновой кислоты, или глнце-рат-1,3-бисфосфата) из ФГК и АТР.
С^° сС°
м 1+ I ^ОРО(ОН)2 I 0Н -r-п МЧ игпн + ADP
НСОН ¦+- АТР ----НСОН
I I (6.16)
CHjOPO(OH)j СН2ОРО(ОН)г
3 • Фосфоглицориновоя I-3 - Дифоофоглицериновая
кислота (ФГК) кислота (ДФГК)
К, ф. 2.7.2.3
Км (ФГК) =0,5 мМ. Концентрация ФГК в хлоропластах 3—б мМ Км (АТР) =0,1 мМ. Концентрация AMP+ADP+ATP в хлоропластах 1 — 3 мМ.
AF/=+4,5 ккал Мол. масса=47 000
Это единственная реакция в ВПФ-цикле с большой положительной величиной ДF', указывающей на то, что равновесие реакции сдвинуто в сторону образования ФГК- Фосфоглицераткиназа не активируется под действием света в хлоропластах и,, по-видимому, не подвергается аллостерическим изменениям в присутствии других метаболитов. Для того чтобы реакция протекала в направлении синтеза ДФГК, как это требуется для фотосинтеза, необходимо высокое значение отношения [ФГК] [АТР]/[ДФГК][АОР]. Такое отношение действительно наблюдается в хлоропластах, где содержание ДФГК очень мало, в основном из-за ее использования в реакции, катализируемой глице-
ральдегидфосфатдегидрогеназой (уравнение (6.17)]. Напротив, концентрация ФГК в хлоропластах довольно высокая, что дает очень большую величину отношения [ФГК]/[ДФГК]. Кроме того, как видно из приведенного выше соотношения между субстратами и продуктами реакции, последняя чувствительна к концентрациям АТР и ADP. Поэтому при любом уменьшении [АТР] или увеличении [ADP] скорость образования ДФГК уменьшается (гл. 9).
Для того чтобы фотосинтез все время шел с высокой скоростью, содержание промежуточных продуктов в хлоропласте в процессе функционирования ВПФ-цикла не должно падать ниже необходимого уровня. В случае ФГК использование промежуточных продуктов постоянно компенсируется, так как этот метаболит быстро поступает в хлоропласт при помощи фосфатной транспортной системы и его концентрация довольно высока. Утечке ФГК в цитоплазму препятствует высокое значение pH в строме хлоропласта, благодаря чему большая часть ФГК присутствует в форме трехвалентного аниона ФГК3- (в цитоплазму может переходить лишь двухвалентный анион ФГК2-)-В результате концентрация ФГК внутри хлоропласта остается довольно высокой, что способствует ее восстановлению, а в цитоплазму ФГК не поступает (разд. 8.23 и табл. 8.6).
3. Триозофосфатдегидрогеназа [NADP+]
При гликолизе NAD-специфический фермент катализирует окисление глицеральдегид-3-фосфата до ДФГК. При фотосинтезе довольно близкая к этой реакция [уравнение (6.17)] катализируется NADP-зависимым ферментом, однако она идет с восстановлением, а не с окислением, и неорганический фосфат при этом высвобождается, а не включается.
К.Ф. 1.2.1,13
¦Кы. (ДФГК) = 1 мкМ. Концентрация ДФГК в хлоропластах очень низкая (точные данные отсутствуют)
Ки (NADPH)=4 мкМ. Концентрация NADPH+NADP в хлоропластах 0,1— 0,5 мМ
