Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
и снятие ингибирующего действия ортофосфата
Как мы уже отмечали в гл. 7, фотосинтез начинается не сразу после освещения, а лишь спустя некоторое время (индукционный период). Это время увеличивается в присутствии орто-
Рис. 8.8. Хлоропласт транспортирует метаболиты в окружающую его клеточную среду. Эти электронные микрофотографии клеток мезофилла шпината дают хорошее представление об относительных объемах хлоропласта, цитозоля и большой вакуоли; Х6400. (Фотографии любезно предоставлены А. Д. Гринвудом из Империал-колледжа в Лондоне.)
Мешалка
Радиоактивное ?. вещество
Суспензия
хлоропластов
Силиконовое
масло
Цен грифигурование ---------------->
Хлорная кислота
U
Нож
Суспендирование осадка и подсчет радиоактивности в кислоторастворимом экстракте
Общее
пространство
хлоропласта^
100 г
50 -
L
Концентрации сорбитола в среде
Б
Рис. 8.9. Фильтрация центрифугированием (Heldt, 1976). А. Схематическое изображение метода. Б. Сравнительное изображение межмеьгбранного пространства по данным опытов с меченой сахарозой (слева) и планиметрии электронных микрофотографий изолированных хлоропластов (справа). Поглощение меченой сахарозы гораздо выше, чем поглощение декстранов, причем оно варьирует в зависимости от осмотического давления окружающей среды. Степень неспецифического транспорта сахарозы (и других соединений) указывает на то, что ее молекулы проходят через наружную мембрану оболочки хлоропластов, но не способны проникать через внутреннюю мембрану.
Фильтрация
центрифугированием
Пространство, проницаемое длн сахарозы
Пространство, непроницаемое для сахарозы
0.16М 0,66 М
Электронная
микроскопия
Простран сто между мимбр.нмми
Строма Т илакииды
0,16М 0,66М
Время, мин
Рис. 8.10. Зависимое от феррицианида выделение кислорода интактиыми и разрушенными (лишенными оболочки) хлоропластами. В две реакционные смеси вносили иитактные хлоропласты, ио в одну из них (верхняя кривая) остальные реагенты добавляли в таком порядке, что хлоропласты в ней подвергались кратковременному осмотическому шоку. Таким образом, в начале освещения единственное различие между двумя смесями состояло в том, что в одной из них все хлоропласты не имели оболочки. Видно, что в относительно иптактных хлоропластах восстановление феррицианида ограничено, так как он не проникает через оболочку. Напротив, NH3 легко проходит через оболочку и ускоряет процесс, действуя как разобщитель транспорта электронов (Lillcy ct al., 1971).
фосфата в концентрациях, превышающих оптимальные. Такие соединения, как ФГК или триозофосфаты, сокращают индукционный период (см. рис. 8.11 и 7.15) либо снимают ингибирующее действие ортофосфата. Поэтому принято считать, что они проникают через оболочку хлоропластов.
Источник данных: [59].
8.8. Добавление ингибиторов
Если только ингибирующее действие соединения на фотосинтез не вызвано его влиянием на транспорт метаболитов, есть основания полагать, что оно проникает внутрь хлоропластов. Например, простой сахар DL-глицеральдегид в сильной степени подавляет ассимиляцию углерода и, следовательно,
Рис. 8.11. Первая регистрация сокращения индукционного периода при добавлении 3-ФГК к изолированным хлоропластам. Слева показана кинетика СОз-зависимого выделения Ог изолированными хлоропластами, справа — то же для смеси, которая содержит также ФГК. По-видимому, эффект ФГК объясняется эндогенным восстановлением. Рибулозобисфосфат (РуБФ), который не проходит через мембрану хлоропластов, не обладает аналогичным действием на фиксацию С02. Кроме того, он не способен поддерживать фиксацию С02 хлоропластами в темноте, если их оболочки не разрушены (Walker, Hill, 1967).
должен легко проникать через оболочку хлоропластов (см. также рис. 8.20).
Источник данных: [53].
8.9. Катализ интактными и разрушенными хлоропластами
Ферменты стромы хлоропластов «защищены» в том смысле,' что они отделены от окружающей среды мембраной. Неспособность субстрата реагировать (например, отсутствие карбок-
силирования при добавлении рибулозобисфосфата) указывает на то, что он не проникает в хлоропласта. Однако могут быть и другие причины. Так, реконструированная система хлоропластов (разрушенные хлоропласта с добавленным к ним ферредок-сином) легко выделяет кислород в присутствии ФГК и 1 мМ MgCl2. Следовательно, все необходимые фотохимические про-цессы и ферменты, катализирующие восстановление ФГК до триозофосфата, эффективно функционируют в этих условиях (рис. 9.4). Если же субстратами служат РуБФ и СОг, кислород почти совсем не выделяется до тех пор, пока концентрацию MgCl2 не повысят до 2 мМ. В этом случае разрушается оболочка хлоропластов и РуБФ становится доступным для действия карбоксилазы. Однако одновременно концентрация Mg2+ в строме хлоропластов настолько уменьшается, что в данных* экспериментальных условиях РуБФ-карбоксилаза ре активируется. [Фотосинтез в интактных хлоропластах подавляется также иоиофором, который делает оболочку проницаемой для Mg2+; процесс восстанавливается при повышении концентрации Mg2+ во внешнем растворе.]
