Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
электрогенная компонента, имевшая протонную природу. При этом изменения ЕР были обратимыми, поскольку последующее повышение pH вновь до 8,5 сопровождалось гиперполяризацией плазматической мембраны [694].
ЕР клеток высших растений, слабо зависящий от pH внешней среды, обнаруживает, напротив, отчетливо выраженную зависимость от pH цитоплазмы. Данных, свидетельствующих об этом, получено немало. Например, показано, что слабые кислоты (бутират и др.), а также при определенных условиях С02, действуя на клетки высших растений, вызывают быстрое подкисление цитоплазмы, активацию Н+-АТФазы плазмалеммы, усиление электрогенного выхода Н+ и, как следствие, гиперполяризацию мембраны (15, 294, 383, 463, 593, 606]. С изменением pH цитоплазмы, может быть, в той или иной мере связано и влияние на ЕР света, фитогормонов, ингибиторов метаболизма [335, 385, 386, 593,673].
Отсуда возникает закономерный вопрос о том, чем регулируется in vivo величина электрогенной компоненты ^^.возникающей при участии Н+-насоса АТФазной природы: внутриклеточным АТФ, с уровнем содержания которого величина темнового ЕР нередко коррелирует (см. раздел 3). и/или величиной pH цитоплазмы.
На этот вопрос в литературе нет однозначного ответа. Так, по мнению Уолкера и Смита [685], Егл растительной клетки является функцией как ДрН, так и концентрации АТФ в цитоплазме. В то же время другие авторы [15. 593, 594, 606] склонны считать, что Егм (точнее, его электрогенная компонента) регулируется прежде всего цитоплазматическим pH.
37
На наш взгляд, важность роли цитоплазматического pH в регуляции активности электрогенного Н+-насоса плазмалеммы (в частности, Н+-АТФазы) и как следствие величины электрогенной компоненты Етт клеток растений (причем регуляции оперативной, "тонкой") предствляется вполне очевидной. Тем не менее для окончательного вывода о справедливости той или иной точки зрения на данную проблему необходимы дальнейшие исследования.
Редокс-цепь плазмалеммы и ее роль в электрогенезе клеток
Исследования природы злектрогенеза и транспорта ионов в растительных клетках, бурно развивавшиеся в 1980-е годы, показывают, что на роль электрогенного протонного насоса плазмалеммы помимо Н+-АТФазы реально может претендовать редокс-цепь (или ЭТЦ) плазмалеммы. Гипотеза о том, что электрогенный транспорт Н+ через плазмалемму клеток растений осуществляется при участии ЭТЦ. впервые была предложена В.А. Новаком и Н.Г. Иванкиной [171]. В рамках этой гипотезы предусматривалось, что исходным звеном редокс-цепи выступают восстановленные пиридиннуклеотиды, а конечным акцептором электронов, как и в случае ЭТЦ митохондрий, является 02. В пользу правомерности предложенной гипотезы, по мнению авторов, в той или иной степени свидетельствовали данные о возможности участия восстановленных пиридиннуклеотидов в электрогенезе клеток растений, результаты гистохимического анализа локализации предполагаемых компонентов редокс-цепи в плазмалемме и т.д.
В дальнейшем исследования ЭТЦ плазмалеммы проводились по двум основным направлениям, которые условно можно подразделить на “структурное" и "функциональное".
Несомненным успехом "структурного" направления исследований можно считать то обстоятельство, что реальность присутствия компонентов редокс-цепи в плазмалемме клеток растений, в том числе высших, в настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнений. Во фракциях плазматических мембран идентифицированы, в частности, такие составные элементы ЭТЦ, как флавины, цитохромы Ь и, вероятно. цитохромы с 1131, 446, 585, 611]. Выделен белковый комплекс, обладающий НАДН-оксидазной активностью, который состоит из трех компонентов с молекулярной массой соответственно 36. 52 и 72 кД [321].
Успехи "функционального" направления исследований ЭТЦ также весьма существенны. Редокс-реакции обнаружены в плазмалемме как фотосинтезирующих, так и гетеротрофных клеток, причем у весьма значительного числа растительных объектов [172. 447]. При этом есть основания считать, что в плазмалемме даже одного и того же объекта может иметь место целый ряд отдельных редокс-активностей с различной специфичностью к пиридиннуклеотидам [496].
Что же касается участия ЭТЦ в работе электрогенного Н+-насоса плазмалеммы и формировании метаболической составляющей Егт клеток, то на этот счет у исследователей нет единого мнения.
38
Достаточно распространенной является точка зрения, согласно которой редокс-цепь плазмалеммы является альтернативной Н+-АТФазе электроген ной системой, осуществляющей активный транспорт Н+ из клетки [93, 172, 234. 347, 417, 447, 490, 539]. Об этом свидетельствуют прежде всего результаты опытов, моделирующих работу редокс-цепи плазмалеммы in vitro. Показано, например, что добавление НАДН в среду вызывает у мембранных везикул клеток ко-леоптилей кукурузы генерацию Ет ("плюс" внутри везикул), сопоставимого по знаку и величине с АТФ-зависимым Ет на тех же везикулах [93]. Конечным акцептором электронов, переносимых редокс-цепью, при этом выступал, очевидно, Oj. На везикулах плазматических мембран корней хлопчатника [417] генерация Ет ("плюс" внутри везикул) происходила, когда донором электронов внутри везикул выступал аскорбат, а их акцептором снаружи везикул — феррицианид.
