Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 8.25. Переносчик ортофосфата (ПОФ) находится во внутренней мембране и способствует обмену между экзогенным ортофосфатом и эндогенным ДГАФ в строго стехиометрическом соотношении. Другие соединения, например ФГК, также обмениваются с ортофосфатом или ДГАФ. В зависимости от условий транспорт может идти в обоих направлениях (Heldt, 1976; Walker, 1974; Walker, 1976).
нения, которые переносятся при помощи переносчика, конкурируют друг с другом, и величины их Ki (концентрация одного из соединений, необходимая для того, чтобы снизить вдвое скорость транспорта другого соединения) сходны с величинами их Км (концентрация, требующаяся для достижения половины максимальной скорости транспорта). Величины /(i, Км и Vmax приведены в табл. 8.4 и 8.5.
При одновременном измерении концентрации протонов в среде и их транспорта в хлоропласты было показано, что перенос ФГК сопровождается транспортом протона (возможно, в ре-
Таблица 8.4. Кинетические константы транспорта фосфатов в строму хлоропластов, полученные при изучении противообмена при 4 °С в темноте (Fliege et al.. 1978)
Фосфат /<СМ, мМ V
max'
мкмоль*(мг Хл)---
Неорганический фосфат 0,30 (0,15---0,50) 57 (40-91)
Дигидроксиацетонфосфат 0,13 (0,06-0,22) 51 (36-74)
D-Г лидер альдегидфосф ат 0,08 (0,03-0,17) 41 (37-44)
З-Фосфоглицериновая кислота 0,14 (0,09-0,19) 36 (29-45)
2-Фосфоглицериновая кислота 2,8 (1,8-3,7) 24 (20-26)
1-Фосфоглицерол 1,1 (0,7-1,4) 59 (38-71)
В|)сми(с
Рис. 8.26. Стехиометрия транспорта ортофосфата из хлоропластов и ФГК в хлоропласт при помощи переносчика ортофосфата (Heldt, 1976).
Рис. 8.27. Одновременное измерение транспорта 3-ФГК в строму хлоропластов и поглощения протонов во внешней среде (Fliege et al., 1978).
зультате реакции ФГК3“+Н+—>-ФГК2~). Взаимосвязь между pH и транспортом говорит о том, что и остальные три соединения переносятся в виде дивалентных анионов. Транспорт ФГК в форме дивалентного аниона может объяснить тот факт, что при стационарном фотосинтезе в строме хлоропластов ФГК содержится почти в 10 раз больше, чем триозофосфатов. Значение pH в строме становится более щелочным во время освещения, и если ФГК требуется получить протон, то она будет
Транспорт Pj Ингибирование ФГК
Транспорт ФГК Ингибирование Р;
К] (ФГК) “ 0/50 мМ
Транспорт Pj "WnrviBvipoBaHwe ДГ АФ
Транспорт ФГК
Ингибирование ДГАФ
К\ (ДГАФ) - 0,19 мМ
К: (ДГАФ) =0,21 мМ
Рис. 8.28. Перенос ортофосфата и' ФГК с помощью переносчика ортофосфата. Каждый переносимый метаболит способен конкурировать с другими транспортируемыми соединениями за этот переносчик (Werdan, Heldt, 1971).
Рис. 8.29. Ингибирующий эффект пиридоксальфосфата (ПФ) на переносчик ортофосфата и его влияние на фотосинтетическую ассимиляцию углерода (табл. 8.3). Как и пирофосфат, пиридоксальфосфат ингибирует переносчик ортофосфата, но его эффект более однозначен, так как в отличие от пнро-фосфата он не является в то же время потенциальным источником ортофосфата. Приведены скорости фотосинтеза при трех концентрациях ортофосфата. Концентрация 0,1 мМ является субоптимальной (слева); концентрация 0,5 мМ приближается к оптимальной (в центре); при концентрации 2,5 мМ. проявляется ингибирующее действие (справа), так как при этом стимулируется экспорт промежуточных продуктов ВПФ-цикла. Соответственно в первом случае (слева) ингибирующий эффект пиридоксальфосфата обусловлен тем, что он замедляет транспорт ортофосфата в хлоропласты ниже оптимальной скорости. Во втором случае (в центре) при оптимальной концентрации ортофосфата ингибирующее действие пиридоксальфосфата выражено слабее. Наконец, в третьем случае (справа), где сам ортофосфат играет роль ингибитора, пиридоксальфосфат, подобно пирофосфату, проявляет защитное действие (см. рис. 8.16) (Flflgge et al„ 1980).
с большим трудом покидать щелочную строму, чем соединение, которое в этом не нуждается.
Переносчик ортофосфата ингибируется п-хлорфенилртуть-сульфонатом, пиридоксаль-5-фосфатом (табл. 8.6) и тринитро-бензолсульфонатом. Неорганический пирофосфат связывается с переносчиком с Ki, почти в 10 раз большей, чем Дм для ортофосфата, но по скорости транслокации уступает ортофосфату почти в 100 раз. Соответственно при высокой концентрации пирофосфат является прекрасным ингибитором; он защищает изолированные хлоропласты от ингибирующего действия избытка ортофосфата (рис. 8.29). Сейчас уже можио с достаточ-
Таблица 8.5. Конкурентное иигибироваиие транспорта неорганического фосфата (Км = 0,20 мМ) в строму хлоропластов при температуре 4 °С в темноте (Fliege et al., 1978)
Ингибитор, мМ
/Cj, мМ
Дигидроксиацетонфосфат 0,13
З-Фосфоглицериновая кислота 0,15
2-Фосфоглицерииовая кислота 6,5
2,3-Днфосфоглицериновая кислота 9,1
Фосфоенолпируват 4,7
Эритрозо-4-фосфат 2,3
