Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Время, мин
Рис. 7.8. Индукция в листьях табака. Условия опыта те же, что и иарис. 7.7. I — после освещения, III — после темноты, II — после темноты, но при удалении верхнего слоя эпидермиса с листа. С — свет, Т — темнота.
0,25
0.20
q
О
5
5 0,15
з аю ё
0,05
А
Рис. 7.9. А. Отсутствие индукции в изолированных хлоропластах гороха после кратковременного пребывания в темноте [38а]. Прежде чем скорость фиксации СО2 достигала максимума, должно было пройти несколько минут. Однако после кратковременного затемнения фиксация С02 возобновлялась без заметной задержки. По окончании освещения фиксации С02 в темноте не было. Б. Сохранение скорости фотосинтеза после темпового периода. Две одинаковые реакционные смеси содержали хлоропласта: гороха и ортофосфат (10-®М). Од-l' иу из них подвергали краткому затемнению (см. j4), а другую нет. Запись вели одновременно. С — свет, Т — темнота.
ИНДУКЦИЯ
17?
Времм, мин
Рис. 7.10. Индукция в протопластах пшеницы, выделенных из освещенных (/) и затемненных (II) листьев. Кривые показывают начальную задержку и конечную скорость при 20 °С. Цифры в скобках выражают скорость в. мкмоль-(мгХл)-1 -ч-1 (Эдвардс, неопубликованные данные).
7.5. Индукция in vitro
Первые убедительные доказательства индукции в изолированных хлоропластах были получены Гиббсом и его сотрудниками. Сначала эти доказательства основывались лишь на измерениях включения 14СОа- Позднее Уокер и Хилл разработали метод получения систем хлоропластов, которые обладали высокой скоростью зависящего от С02 выделения 02 и имели начальную лаг-фазу в условиях in vitro (рис. 7.9 и 7.13). Индукция in vitro характеризуется такой же зависимостью от температуры и относительной независимостью от интенсивности света, как и ткань, из которой получены хлоропласта (ср. рис. 7.3 и
7.14, А та Б). Следует отметить, что в опытах in vitro степень индукции вполне может быть завышена из-за несколько иного соотношения между хлоропластами и окружающей средой по. сравнению с. нативной клеткой. В листе отношение хлоро-
О
15
30
45
60
75
Время,с
Рис. 7.11. Кривая I: изменение pH под действием света. Штриховая линия показывает изменение pH после добавления воды к хлоропластам, подвергнутым осмотическому шоку, в темноте. Она выражает чувствительность (время ответа) прибора. Нижняя часть кривой отражает реакцию тех же хлоро-пластов на освещение в присутствии пиоцианина. По-видимому, этот реагент переносит электроны с «верхнего» (восстанавливающего) конца ФС I к некой точке между ФС I и II. Сдвиг pH связан с транспортом электронов, и, как видно из рисунка, его можно обнаружить с быстротой, на которую способен потенциометр. Кривая II: изменение pH под действием феррицианнда. Этот реагент служит акцептором электронов, но не протонов. Поэтому раствор по мере протекаиия реакции становится более кислым. К реакционной смеси был добавлен нигерицин для подавления обратного сдвига pH, непосредственно связанного с транспортом электронов. Видио, что восстановление фер-рициаинда можно обнаружить настолько быстро, насколько это позволяет сделать чувствительность прибора [7].
пласт/цитозоль равно примерно 1 : 1, и экспорт метаболитов сразу же оказывает влияние на ближайшее окружение этой пластиды. При концентрации 100 мкг хлорофилла на 1 мл реакционной смеси (которую в обычных лабораторных сосудах нельзя сильно повысить, не ухудшая при этом освещение) отношение хлоропласт/среда приближается к 1 : 1000, и накопление экспортируемого метаболита неизбежно занимает больше времени.
Источники данных: [37, 41].
7.6. Молекулярные механизмы индукции
Исходя из результатов своих первых наблюдений, Остер-хаут и Хасс высказали предположение, что индукция может ¦быть обусловлена накоплением промежуточных продуктов или
ИНДУКЦИЯ
17»
Рис. 7.12. Отсутствие индукции в реакции Хилла. В присутствии феррициани-да скорость выделения кислорода достигала максимума за несколько секунд после начала освещения. Добавление NH4CI (показано стрелкой) приводит к возрастанию скорости в результате разобщения. В присутствии 3-фосфогли-цериновой кислоты (ФГК) задержка была длиннее, чем в случае феррициа-ннда, но все-таки оставалась очень короткой. В данных условиях максимальная скорость фиксации СОг (приведено для сравнения) была отмечена лишь спустя несколько мииут. Все три опыта проводились с одними н теми же хлоропласта ми, но в опыте с феррицианидом их подвергли осмотическому шоку в реакционном сосуде [5].
активацией ферментов под действием света. В паши дни исследователи прибегают к тем же объяснениям, хотя все более и более вероятным представляется взаимодействие этих двух механизмов. Так, постепенное накопление важного промежуточного продукта может также вызвать аллостерическую активацию фермента, катализирующего синтез или катаболизм этого яро-дукта.
Формулируя более точно гипотезу Остерхаута — Хасса, Рабинович обращает внимание на «дефицит акцептора СО2 в начале светового периода и автокаталитическое изменение его концентрации на свету до уровня, необходимого для протекания фотосинтеза со скоростью, которая отвечает преобладающей интенсивности света». Эта формулировка учитывает важный принцип автокатализа (разд. 6.3), а также тот факт, что период ускорения отражает ситуацию, в которой триозофосфаты в ос-
