Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 7,30, Изменения активности РуБФ-карбоксилазы хлоропластов при инкубации с СОо. Хлоропласта инкубировали при pH 7,8 и температуре 25 °С в темноте (нижняя кривая) или на свету (верхняя кривая) и определяли в них активность РуБФ-карбоксилазы [24].
делении 02 сильно сокращается. Согласно общепринятой точке зрения, ФГК действует в этом случае как природный окислитель Хилла, проникая внутрь хлоропласта и восстанавливаясь там до триозофосфата. Однако, как показали проведенные недавно опыты, ФГК способна поступать в хлоропласты только в виде ФГК2~, и поэтому при щелочных значениях pH, при которых преобладает ФГК:,"~, ФГК-зависимого выделения кислорода почти не происходит. Тем ие менее даже при таких значениях pH ФГК может сокращать индукционный период или снимать подавление, вызванное неорганическим фосфатом (разд. 8.7), ингибируя переносчик неорганического фосфата (разд. 8.23) ,
Источники данных: [19, 26, 33, 35, 45].
7.14. Индукционные явления в фиксации СОа
Если подвергнуть изолированные хлоропласты осмотическому шоку в растворе, содержащем Mg2+, сульфгидрильный восстановитель (например, дитиотрейтол) и бикарбонат при pH
8,0, они начнут фиксировать С02 в темноте, как только получат рибулозобисфосфат. (Эндогенный РуБФ настолько разбавляется в процессе выделения, что его недостаточно для поддержания заметной скорости, поэтому требуется экзогенный РуБФ.) Следовательно, отсутствие быстрой фиксации С02 теми же хло-
ропластами при первом освещении говорит о том, что либо в строме хлоропластов, находящихся в темноте, почти полностью лишена активности карбоксилаза, либо для поддержания тех скоростей, которые наблюдаются позднее, недостаточно имеющегося сначала РуБФ. Казалось бы, сделать выбор между этими двумя объяснениями могут помочь эксперименты, однако полученные к настоящему времени данные крайне противоречивы. Например, ряд исследователей считают, что активность карбоксилазы меняется в зависимости от освещения. Вместе с тем Робинсон и соавторы в опытах с протопластами пшеницы, гороха и шпината показали, что эти изменения совершенно незначительны. Даже по данным Йенсена и сотрудников, придающих большое значение активации светом, активность в темноте составляет примерно 2/3 той величины, которая отмечена на свету (рис. 7.31). Так же как и группа Лилли, Йенсен с соавторами отметили увеличение концентрации РуБФ под действием света; вместе с тем они обнаружили большое количество РуБФ и в темноте (уровень РуБФ был гораздо выше, чем тот, который необходим для поддержания половины максимальной
Рис. 7.31. Влияние DL-глицеральдегида на фиксацию С02 и содержание РуБФ в хлоропластах. Фиксацию С02 (сплошные линии) измеряли в отсутствие и в присутствии 1 мМ и 15 мМ. DL-глицеральдегида. Содержание РуБФ (штриховые линии) определяли при этих же концентрациях DL-гли-цералъдегида [24].
О Контроль
? 1 мМ D L -глицирлльдкгид Д 15мМ D L-r лиццральдегид
о
4
Время на св^гу, мин
8
активности выделенной карбоксил азы). Теоретически одновременное существование больших концентраций РуБФ и значительной активности карбоксилазы невозможно из-за большой отрицательной величины AF' карбоксилирования, которая указывает на то, что реакция должна идти до конца. Даже если карбоксилаза обладает полной активностью (разд. 7.8), она может не проявляться из-за неблагоприятных для нее условий в строме хлоропластов, находящихся в темноте. Это нельзя объяснить влиянием ионов магния, так как они действуют на активацию, а не на катализ. Как показали последние исследования Краузе и Беи-Хайпма (разд. 9.3), фиксация С02 не претерпевает существенных изменений в изолированных хлоропластах, в которых вызванное светом возрастание концентрации ионов магния в строме снимается под действием аммиака. Маловероятно, наконец, чтобы в относительно кислой среде затемненной стромы активность карбоксилазы полностью подавлялась или чтобы реакция на щелочные значения pH при освещении была очень медленной и вносила существенный вклад в индукционную задержку порядка нескольких минут.
Итак, напрашивается вывод, что если Иенсен и соавторы правильно определили содержание РуБФ, то большая часть его не сразу доступна карбоксилированию. [Величина Км РуБФ равна 20—30 мкМ, что при объеме стромы в 25 мкл па
1 мг хлорофилла составляет 0,50—0,75 нмоль на 1 мг хлорофилла. На рис. 7.31, где, кстати, показано подавление фиксации С02 D.L-глицер альдегидом, первоначальная концентрация РуБФ на порядок меньше исходной концентрации РуБФ.] Таким образом, повышение содержания РуБФ, которое Иенсен и Лилли с сотрудниками (1977) отметили при освещении, согласуется с тем, что задержка в фиксации С02 отражает время, за которое концентрация акцептора СО2 достигает своего стационарного рабочего уровня. Если активация ферментов играет важную роль в накоплении РуБФ, то это относится скорее всего к таким ферментам, как бисфосфатазы и рнбулозо-фосфоки-наза. Например, ФБФ-аза проявляет низкую активность в темноте, а кинетика ее активации при 20°С иногда напоминает индукцию в фиксации СОг. Разграничить выделение кислорода и фиксацию С02 в интактных хлоропластах не так-то просто. Однако если добавить ФГК с самого начала, то выделение 02 наступает почти сразу, в то время как задержка в фиксации С02 при этом не сокращается (рис. 7.32).
