Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
67
АТФ,подобноЕ^,, нелинейно снижается. Таким образом, представляется очевидным, что у тыквы именно температурная зависимость Н+-АТФазной активности плазматических мембран лежит в основе
температурной зависимости Егт. Эта связь реализуется через
потенциал Ер, изменения которого, как отмечалось выше, вносят решающий вклад в изменения Е?т под влиянием температуры.
Возникает вопрос о причинах нелинейности температурной кривой активности Н+-АТФазы в диапазоне 5—40’, в частности, о природе перегиба при 16—18*. Наличие подобного перегиба на графиках температурной зависимости ферментативных процессов рассматривается как результат конформационного перехода ферментной системы в состояние соответственно с низкой или высокой каталитической активностью [28, 116, 583]. При этом триггером такого конформационного перехода в случае мембраносвязанных ферментных систем нередко выступают термотропные изменения в структуре их липидного окружения [116, 612J. Поскольку транспортная Н+-АТФаза плазмалеммы высших растений является мембраносвяэанной ферментной системой, причем весьма чувствительной к состоянию липидного окружения [196, 342, 460, 511, 513, 617], можно было предполагать, что причиной перегиба при 16—18* на температурной кривой ее активности у тыквы является конформационный переход, инициированный структурной перестройкой мембранных липидов. В пользу такого,предположения косвенно свидетельствовал показанный в опытах с постепенным охлаждением и последующим нагреванием в интервале 23— 11 * гистерезис температурной зависимости Ер клеток стебля тыквы [211], сопровождавшийся несовпадением температур перегиба на кривых для этапов охлаждения и нагревания (см. рис. 16).
Именно для липидов свойствен феномен подобного несовпадения термотропных изменений в структуре при постепенном понижении и последующем повышении температуры: на этапе нагревания структурные перестройки происходят в более высокотемпературной области, чем на этапе предшествующего охлаждения [392, 513]. Известно также, что мембраны холодочувствительных высших растений, в число которых входит тыква, содержат насыщенные фосфолипиды, которые (прежде всего, по-видимому, фосфатидил-глицерины) претерпевают термотропные фазовые переходы типа жидкий кристалл-квазикристалл при положительных, причем достаточно высоких температурах [528, 584].
С учетом сказанного выше, с помощью флуоресцентных зондов МБА и пирена была исследована возможность протекания температурно-зависимой фазово-структурной перестройки липидов в изолированных плазматических мембранах клеток стебля тыквы при 16—18° [190, 215]. Оба использованных зонда высокогидрофобны и
локализуются в липидном бислое в области глицериновых остатков (МБА) и жирнокислотных цепей (пирен) молекул фосфолипидов [38].
68
При этом пирен способен находиться в бислое одновременно в мономерной и эксимерной формах, соотношение между которыми изменяется в зависимости от микровязкости липидного окружения.
Судя по представленной на рис. 18 кривой, характеризующей изменение степени эксимеризации пирена в плазматических мембранах тыквы в диапазоне 5—40*. ее величина с повышением температуры существенно нарастает, т. е. вязкость липидного матрикса мембран вследствие разжижения заметно снижается. При этом в области 16—18* на кривой имеет место перегиб, свидетельствующий о протекании в липидах резкой структурной перестройки, которая, как можно ожидать, посредством липид-белковых связей вовлекает элек-трогенный Н+-насос в сферу своего влияния. На реальность протекания такой структурной перестройки липидов при 16—18* указывают и данные, полученные в опытах с МБА [190]. Из характера представленной на рис. 18 кривой также следует, что резкие термотропные изменения в мембранных липидах происходят и вблизи 32*. Вполне вероятно, что структурная перестройка липидов при 32*соответствует той стадии снижения вязкости липидного окружения Н+-АТФазы при повышении температуры, которая является неблагоприятной для поддержания высокой каталитической активности фермента и приводит к его прогрессивно нарастающей инактивации.
Рассмотренные выше данные, полученные на интактных клетках и изолированных плазматических мембранах стебля тыквы, наглядно показывают, каким образом вызванные экзогенным фактором (например, градуальным температурным воздействием) структурные изменения в мембранных липидах способны через модуляцию активности электрогенного насоса оказать регуляторное влияние на Етт. На
основании этих данных, разумеется, не следует делать вывод о том. что "липидные" перестройки играют роль некоего универсального триггера в цепи событий, протекающих в клеточных мембранах при действии температурного и других факторов и приводящих в
конечном итоге к изменению Егт. В частности, изменение Егт клеток
растений под влиянием достаточно высоких положительных температур (выше 30*) может быть связано со значительными перестройками (обратимыми и необратимыми) непосредственно в белковой структуре электрогенных насосов и каналов пассивной диффузии [7, 212].
