Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
Тем не менее в биологической литературе до сих пор существует заметный дефицит информации по вопросу о роли структурных перестроек мембран в регуляции различных форм электрической
активности клеток, и прежде всего Е?т. Этот дефицит, на наш взгляд,
может быть объяснен несколькими причинами. В их число входят и недостаточная изученность природы структурных "возмущений", вызываемых в мембранах действием того или иного модифицирующего электрогенез фактора, и ограниченность представлений о причинно-следственных отношениях между возникающими в мембранах структурными и функциональными изменениями, и неполнота
знаний о характерных особенностях ответной реакции Егт на то или
иное воздействие.
В этой связи весьма актуальным является комплексный подход к рассматриваемому вопросу, состоящий в изучении влияния экзогенных или эндогенных факторов на биоэлектрическую активность клеток, лежащие в ее основе механизмы и структурное состояние клеточных мембран. Такой комплексный подход в опытах на высших растениях был применен в нашей лаборатории в работах С.С.Пятыгина и соавторов [190, 211, 215], где была продемонстрирована роль структурных перестроек, происходящих в плазматических мемб-
5. Зак. 1401
65
ранах, в регуляции Егт клеток стебля тыквы при постепенном изменении температуры в пределах от 5 до 40*.
Температурная кривая 1?т у тыквы в диапазоне 5—40* имела
сложный нелинейный характер (см. рис. 10), который в пределах от 12 до 40* был обусловлен влиянием температуры главным образом на Ер. Об этом свидетельствовали значительная величина коэффициента крутизны кривой в указанных пределах и результаты ингибиторного анализа с использованием NaN3, КЦХФГ и ДЦКД 1215].
Важными особенностями температурной зависимости Егт клеток
тыквы в пределах от 12 до 40* являются отчетливо выраженный перегиб, расположенный в области 16—18*, и максимум при 32—33*. Если появление максимума свидетельствует, вероятно, о том, что злектрогенный насос при 32—33* работает в наиболее оптимальном режиме, то по наличию резкого перегиба в области 16—18* можно судить о существенной перестройке режима функционирования насоса, связанной с изменением его температурной чувствительности. Последнее подтверждается построением температурной
зависимости Е?т в координатах Аррениуса (рис. 16). Величина энергии
активации процесса изменения Ер на линейном участке аррениу-совской кривой выше перегиба при 16—18* составила ~19 кДж-моль-1, ниже перегиба —122кДжмоль_1[211].
Поскольку в возникновении Ер у высших растений, включая тыкву, важную роль играет электрогенный Н+-насос, представленный Н+-АТФазой плазмалеммы [196, 202, 215, 507, 624, 646, 652], естественно
было предполагать, что характер температурной зависимости Егт у
тыквы, обусловленной в решающей степени изменением Ер, во многом должен повторять характер температурной зависимости активности Н+-АТФазы. В пользу обоснованности такого предположения априори свидетельствовало большое сходство величин энергии активации для процесса изменения Ер у тыквы, с таковыми для процесса гидролиза АТФ транспортными АТФазами плазматических мембран как растительного, так и животного происхождения [211, 212].
Как оказалось, температурная кривая активности Н+-АТФазы изолированных плазматических мембран стебля тыквы, представленная на рис. 17, действительно во многом совпадает по характеру с
температурной кривой Егт интактных клеток в диапазоне 5—40* (см.
рис. 10). В частности, Н+-АТФазная активность мембран, предварительно охлажденных до 5*, находится в состоянии низкотемпературного угнетения вплоть до 12*, где начальная скорость V0 реакции гидролиза АТФ начинает достаточно круто нарастать. Это совпадает с даодыми о том, что Ер начинает вносить свой вклад в
температурную зависимость lim также вблизи 12* (см. рис. 10).
66
Рис. 16.
V0lomH. ед.
Рис. 16. Аррениусовские кривые?г клетки паренхимы стебля тыквы при охлаждении (/> и последующем нагревании (2) 12111
Пунктиром показан участок, связанный с влиянием температуры на Ер Стрелки указывают на положение перегибов кривых
Рис. 17. Температурная зависимость Н+-АТФазной активности плазматических мембран клеток стебля тыквы 1215]
VQ — начальная скорость реакции гидролиза АТФ. Стрелки указывают на положение
перегибов и максимума температурной кривой
Рис. 18. Температурная зависимость интенсивности флуоресценции пирена. связанного с плазматическими мембранами клеток паренхимы стебля тыквы [215]
/м и /э —интенсивности флуоресценции мономерной и эксимерной форм пирена соответственно. Стрелки указывают на положение перегибов температурной кривой
Рост V0, как и увеличение Е?т за счет Ер, происходит нелинейно с отчетливо выраженным перегибом в области 16—18’. По достижении 16—18’ крутизна температурной кривой V0 реакции гидролиза АТФ заметно падает, а после 23* вновь несколько возрастает. Температурный оптимум данной реакции, которому соответструет наибольшая Vq, совпадает с температурным оптимумом Е гт . располагаясь при 32—33*. Выше температуры оптимума V0 реакции гидролиза
