Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
данным, переход Рвбо~^~ -*~Р73о осуществляется через следующие стадии:
мета-Fj ¦< мета-Да (690 , 675 , 650 , 630) .J люми-F (720)
>- световые превращения,---->- темновые реакции
При температуре 77 К продукт люми-Я стабилен в темноте, а на свету
превращается в Рббо- При физиологических температурах через ряд
промежуточных продуктов люми-Р превращается в конечную форму Р73о.
Способностью к реверсии обладает и следующий темновой продукт мета-Ра.
Последующие за мета-Р" стадии уже необратимы.
К сожалению, мало определенного можно сказать о природе первичной
фотохимической реакции при переходе Р55о-*~Р7зо* На основании
теоретической возможности существования билитриеновой группировки в
различных стереоформах, а также фотообратимости превращений ранее
предполагалось, что первичной фотохимической реакцией может быть
фотостереоизомеризация хромофора типа цис-транс-превращения. По другим
данным, в основе трансформации лежит не пространственное изменение
структуры хромофора, а химическая реакция, заключающаяся в превращений
насыщенной метанной связи между кольцами А и Б в насыщенную:
люми-/?(698)--------->- мета-/?о(710)-------> мета-Яь
1
182
Глава IX. Фотоморфогенез
Н ^ . н
S-fem
ZQ-feAOK COO
р
660
СО -белок
р
730
Общепринято, что промежуточные продукты превращения фитохрома
представляют собой конформеры белкового носителя. Различия в конформации
белкового носителя форм Р6бо и Р730 следуют из кривых дисперсии
оптического вращения и кругового дихроизма в спектральном интервале 200-
500 нм. Конформационная перестройка белка в ходе реакции Рш->Рпа
подтверждается появлением разностных спектров поглощения между Рббо и
Р730 в области 240-300 нм, что свидетельствует об изменении
микроокружения ароматических аминокислот, а также, как уже упоминалось,
различиями в устойчивости этих белковых форм к воздействию мочевины и
протеолитических ферментов. Кроме того, обнаружено, что после унификации
белковых носителей в результате денатурации мочевиной спектры поглощения
фотонеобратимых (денатурированных) форм фитохрома не различаются между
собой.
Обратный переход /^зо-^бво также протекает через ряд промежуточных
стадий: люми-/7, мета-Ра и ме-та-Fb. Из них два первых продукта
фотообратимы.
Прямая и обратная реакции характеризуются не только различными квантовыми
выходами, но и различными скоростями (для РббО-^730 Т1/а = 2,3 с, ДЛЯ
Р730->--*-Рббот1/а=6 • 10-3 с). Вследствие этого в фотостацио-нарном
состоянии представлены различные промежуточные формы фитохрома,
количество которых определяется параметрами освещения и может достигать
30% от всего фитохромного фонда.
Хотя конформационные перестройки белкового носителя в ходе обратимой
фотоконверсии фитохрома не
1. Спектры действия и фитохром
183
вызывают сомнения, можно думать, что по своему характеру они далеки от
грубых денатурационных преобразований и скорее всего сводятся к таким
конформа-ционным переходам, при которых существенным образом не меняется
степень упорядоченности белковой макромолекулы. Об этом свидетельствуют
небольшие изменения энтропии активации (AS*~25 кал/моль-град)
промежуточных стадий фотоконверсии фитохрома в растворе, а также близость
гидродинамических и иммунологических СВОЙСТВ Р660 И Р730.
Подведем некоторые итоги. Представляется наиболее вероятным, что
первичная фотообратимая фотохимическая реакция билитриена фитохрома,
лежащая в основе морфогенетических эффектов, сопровождается
конформационными перестройками белка, включенного в состав
цитоплазматических мембран.
Для большинства морфогенетических реакций, обусловленных фитохромом,
характерно соответствие между величиной конечного биологического
макроэффекта и степенью сдвига равновесия в системе Рвво+^Рт, причем в
большинстве случаев физиологически активной является форма Р730. Многими
исследователями выявлена линейная зависимость величины биологического
эффекта от логарифма концентрации Р730 к концу кратковременного
освещения. В ряде случаев у этиолированных растений (кукурузы, гороха)
обнаруживаются так называемые парадоксы, когда облучение красным светом
оказывается эффективным без появления в ткани измеримых количеств Р730,
но тем не менее антагонистическая активность ДК-света сохраняется. Это
заставляет предполагать, что значительная часть молекул, обладающая
способностью поглощать свет, физиологически неактивна и только их
небольшая фракция инициирует процесс.
Если акцепторы света при морфогенезе, а также первичные фотохимические
реакции более или менее выяснены, то вопрос о природе дальнейших стадий
реализации биологического эффекта составляет предмет оживленных
дискуссий.
Совершенно очевидно, что в первооснове морфологических ответов должны
лежать определенные изменения метаболизма. Однако до сих пор не удалось
вы-
164
Глава IX. Фотоморфогенез
явить ключевую ветвь метаболизма, на которую в первую очередь действовал
бы фитохром. Напротив, создается впечатление, что почти все
