Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Вместе с тем при увеличении лаг-фазы с помощью высоких концентраций неорганического фосфата кинетика ФГК-зависи-мого выделения кислорода и активация ФБФ-азы остаются в целом неизменными (рис. 7.19). Это согласуется с современным представлением о том, что неорганический фосфат подав-
Рис. 7.32. Одновременное измерение выделения кислорода и фиксации СОг интактными хлоропластами шпината в присутствии ФГК или в ее отсутствие. Выделение кислорода показано сплошными линиями, а включение 14С02 в кислотоустойчивые продукты — линиями с кружками. ФГК практически полностью снимает индукцию в выделении кислорода и лишь незначительно уменьшает ее в фиксации С02 [33].
ляет активный экспорт промежуточных продуктов при помощи переносчика неорганического фосфата (разд. 7.11 и 8.14). Если затем спустя несколько минут пребывания на свету внести ФГК, то сразу начнутся и выделение кислорода, и фиксация двуокиси углерода (рис. 7.22). Тот факт, что экзогенная ФГК способствует практически немедленному выделению кислорода, указывает на столь же быстрое образование триозофосфата. Кроме того, он свидетельствует о том, что в начале освещения содержание РуБФ не может подняться до оптимального уровня за счет триозофосфата. И наоборот, быстрая фиксация СОг
после добавления ФГК к системе, подавленной неорганическим фосфатом (рис. 7.22), означает преодоление при освещении любого остаточного барьера, который препятствовал проявлению полной активности (например, недостаточно высокой активности ФБФ-азы).
Источники данных [24, 26, 33, 34, 45].
7.15. Индукция в реконструированной системе хлоропластов
Как мы уже говорили в предыдущем разделе, в реконструированной системе хлоропластов фиксация С02 быстро начинается после добавления РуБФ или Ру5Ф. Однако при использовании в качестве субстрата ФБФ наблюдается (по крайней мере иногда) четкая лаг-фаза. Эта задержка выражена еще более явно в случае ФГК или ФГА, а также в отсутствие экзогенного субстрата (рис. 7.33, 7,34- и 7,35).
Рис. 7.33. Фиксация СОг в реконструированной системе хлоропластов. Как видно из рисунка, субстраты вносили «ерез 2 мин после включения света. В случае Ру5Ф значительная фиксация происходит уже в первую минуту, в то время как для ФБФ и ФГК. наблюдается четкий индукционный период (Уокер, неопубликованные данные),
Рис. 7.34, Индукция в реконструированной системе хлоропластов. Обе реакционные смеси содержали NaHCOj. Как показано на рисунке, Ру5Ф добавляли только к одной смеси. Непосредственно перед включением света в обе смеси вносили ЫаН14СОз и одновременно измеряли выделение 02 и фиксацию СОг. Выделение 02 показано сплошными линиями, а включение 14СО* в кислотоустойчивые продукты — кружками (+Ру5Ф) или крестиками (—Ру5Ф). Цифры в скобках обозначают максимальные скорости (в микромолях СОг или Ог на 1 мг хлорофилла в 1 ч), Изменения в кинетике выделения 02 и фиксации СОг, которые наблюдаются в присутствии Ру5Ф, объясняются созданием неблагоприятного отношения [ATP]/[ADP] (разд. 7.13)
Присутствие бикарбоната, ионов магния и дитиотрейтола в реконструированной системе хлоропластов при щелочных значениях pH должно обеспечивать полную активность всех участвующих в фотосинтезе ферментов. Таким образом, задержки, которые наблюдаются в фиксации СОг, по-видимому, обусловлены необходимостью накопления соответствующих количеств промежуточных продуктов. Хотя в результате разбавления эти количества в реконструированных хлоропластах гораздо ниже, чем в интактных, такие задержки позволяют прийти к выводу о необходимости накопления соответствующих концентраций триозофосфата и гексозомонофосфата.
Недавно Фербенк и Лилли изучали фиксацию СОг экстрактами стромы. Они отметили только нелинейную кинетику этого процесса в присутствии субстратных количеств эритрозо-4-фосфата. Вот почему эти исследователи полагают, что «в от-
Рис. 7.35. Индукция в реконструированной системе хлоропластов. Одновременное определение выделения 02 (сплошная линия) и фиксации С02 (треугольники) в присутствии ФГА (ср. с рис. 7.34, Stokes, Walker, 1976).
сутствие информации о всех промежуточных продуктах фотосинтеза следует проявлять величайшую осторожность при объяснении возрастания скорости автокаталитическими процессами». Мы полностью разделяем эту точку зрения и охотно допускаем, что автокаталитическое ускорение, показанное на рис. 7.33 и 7.34, можно считать окончательно доказанным лишь в том случае, если одновременно измерены концентрации всех промежуточных продуктов этого процесса. Впрочем, следует отметить, что Фербеик и Лилли работали с системой, которая не содержала тилакоидов и в которой непрерывное поступление АТР целиком зависело от присутствия креатинфосфата и креа-тиикиназы. Следовательно, эта система отличается по ряду признаков от той, в которой были получены результаты, приведенные на рис. 7.33 и 7.34. Пожалуй, самым важным из них является то, что присутствие креатинфосфата и креатинкиназы позволяет получить благоприятное высокое отношение [ATP]/[ADP]. Если же АТР образуется в освещенных тилако-идах, то можно получить такие экспериментальные условия, в которых при данном отношении [ATP]/[!ADP] и достижении достаточно высокой концентрации ФГК будет поддерживаться линейная скорость выделения 02 (или фиксации С02). Однако, как видно из рис. 7.27, выделение кислорода в этих условиях
