Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
Существенно, что абсолютная величина Ет, генерируемого в везикулах тонопласта, как правило, невелика и варьирует в пределах 5+ 20 мВ [286, 346, 400, 4521, хотя способность этой мембраны дисси-пировать протонный градиент в несколько раз меньше, чем у плаэма-леммы [4871. Лишь по некоторым наблюдениям, Еп может достигать 100 мВ [3031. Трудно сказать, связано ли данное обстоятельство со свойствами выделенных везикул условиями наблюдения или отражает меньшую мощность протонных помп тонопласта по сравнению с таковыми плазмалеммы.
В электрогенезе тонопласта важное значение имеет разрядка
41
генерируемого Ет проникающими анионами, в особенности С1~. Последний, с одной стороны, как проникающий анион вызывает диссипацию Ет, что может оказывать стимулирующее действие на Н+-АТФазу тонопласта [302, 303, 333, 3511. С другой стороны, С1~, по-видимому, непосредственно действует на данный фермент, о чем. в частности, свидетельствует уменьшение под его влиянием Кт для АТФ [4101. Интересно, что это влияние Cl- не связано с каталитическим центром. По мнению ряда авторов, прямое действие Cl~ на Н+-АТФаэу тонопласта. которое проявляется и на ее солюбилизированной форме [302], связано с наличием С1~-канала, являющегося интегральным компонентом данного фермента [302, 3031. Функционирование этого комплекса (фермент-канал) приводит к электро-нейтральному совместному транспорту Н+ и С1. Несомненно, что важную роль в электрогенных свойствах тонопласта играют также процессы совместного переноса Н+ с другими веществами. Например, Н+-антипорт сахаров приводит к разрядке Ет и делает содержимое тонопластных везикул более отрицательным, а иногда вызывает и обращение полярности ("минус" внутри) [334.474].
Что касается другой электрогенной системы тонопласта — Н+-пи-рофосфатазы, то она привлекла внимание исследователей, по-види-мому, в связи с установлением важной роли пирофосфата в энергетике растительной клетки [310]. Ее относят к четвертому типу Н+-фосфогидролаз, встречающихся в мембранах растений [592]. Свойства этой мембранной системы исследованы на мембранных везикулах тонопласта. а также в солюбилизированном виде [344, 512, 591, 687]. Показано, что она имеет оптимум pH в щелочной среде (pH 7—8), стимулируется К+. ингибируется Na+, ДЭС, ДЦКД, NaF, МДФ. нечувствительна к ванадату, молибдату, олигомицину, азиду, NO3 и другим анионам, подавляется и омофорами — нигерицином, моненсином, валиномицином. По некоторым данным [512], ее молекулярная масса 64 кД, а Кп для РРН составляет 2.3 • 10-4 М. Установлено, что Н+-пирофосфатаза, так же как и тонопластная Н+-АТФаза, может осуществлять транспорт Н+ в вакуоль [343,512], причем этот транспорт является электрогенным, т.е. сопровождается генерацией электрического потенциала со знаком "плюс" внутри [344, 456, 498, 687]. Таким образом, Н+-пирофосфатаза представляет собой второй весьма существенный источник ЭДС на тонопласте. Что касается ЭТЦ. то ее участие в электрогенезе вакуолярной мембраны клеток высших растений еще предстоит исследовать.
Саг+-АТФаза плазмалеммы — электрогенный насос? Влияние Са2+ на электрогенную компоненту потенциала покоя
Наличие специализированных Са2+-транспортирующих систем у растений показано в митохондриях, эндоплаэматическом ретику-луме, плазмалемме и тонопласте [252, 369, 497, 504]. При их участии осуществляется строгий контроль за содержанием в цитоплазме
42
клеток Caz+, играющего, судя по всему, центральную роль в регуляции многих физиологических процессов.
На плазмалемме функцию систем, осуществляющих выведение Са2+ из цитоплазмы во внешнюю среду, могут выполнять, по-видимому, Саг+/Н+-антипортер, использующий энергию создаваемого Н+-АТФазой AjXH+, и Са2+-АТФаза [258, 588, 705]. Возникает закономерный вопрос, является ли Са2+-АТФаза плазмалеммы электрогенной системой?
Исследования механизма поглощения Caz+ изолированными везикулами плазмалеммы редиса [588] показали, что при участии Са2+-АТФазы имеет место скорее всего не Саг+-унипорт, а лН+/Саг+-обмен, катализируемый данной системой. От соотношения обменивающихся Саг+ и Н+ (т.е. величины коэффициента п) зависит, будет ли этот процесс электронейтральным или электрогенным. Во всяком случае, тот факт, что поглощение Са2+ везикулами сопровождалось увеличением их трансмембранного потенциала, свидетельствует, по-видимому, в пользу правомочности последнего варианта.
Таким образом. Са2+-АТФаза наряду с Н+-АТФазой и редокс-цепью плазмалеммы, вероятно, может быть отнесена к числу систем, участвующих в формировании электрогенной компоненты Егт клеток высших растений. Однако оценить предполагаемый вклад Са2+-АТФазы в этот процесс пока не представляется возможным.
Следует отметить, что ионы Са2+ могут участвовать в формировании метаболической компоненты Егт клеток растений не только непосредственно (за счет работы Са2+-АТФаэы плазмалеммы), но и косвенно, оказывая регуляторное влияние н5а. активность электро-генного Н+-насоса, представленного Н+-АТФазой. Медиатором регуляторного влияния Са2+ выступает кальмодулин [369, 504]. Механизм действия комплекса Caz+—кальмодулин на Н+-АТФазу плазмалеммы, согласно проведенным йсследованиям [704], выглядит следующим образом. Саг+—кальмодулин изменяет активность Саг+ -зависимой, кальмодулин-стимулируемой протеинкинаэы; последняя, в свою очередь, увеличивает уровень фосфорилирования белков плазматической мембраны, включая Н+-АТФазу; повышение уровня фосфорилирования сопровождается снижением активности Н+-АТФазы.
