Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
С другой стороны, К+ может выходить из клеток при элек-трогенном вторичном активном транспорте, обеспечивая компенсационный вынос заряда и устраняя возникшую деполяризацию. Эта роль К+ отчетливо прослеживается в экспериментах по вторичному транспорту сахарозы из везикул флоэмы борщевика [101]. Выход сахарозы из везикул (соответствует входу в клетку) происходит
77
значительно интенсивнее в условиях, когда может осуществляться компенсационный транспорт К+. И наоборот, если создать условия для вторичного транспорта сахарозы из везикул (соответствует входу в клетку), а именно ввести в среду АТФ для генерации ДДН+ первичной системой, что наблюдается увеличение концентрации К+ внутри везикул.
Принципиально важный вопрос состоит в том, является ли сопряжение потока К+ с первичной и вторичной транспортными системами прямым или косвенным. Если судить по нашим данным, это сопряжение может носить косвенный характер. В описанных выше опытах компенсационные потоки К+ значительно блокировались блокатором калиевых каналов ТЭА (см. рис. 20). Это позволяет говорить о наличии на плазмалемме компенсационного диффузионного калиевого русла, общего как для протонной помпы, так и для вторичных транспортных систем. Таким образом, интегральный калиевый поток через эту мембрану есть отражение взаимодействия первичных и вторичных транспортных систем. Существование такого взаимодействия подтверждают результаты опытов нашей лаборатории, в которых при наличии активного вторичного транспорта сахарозы наблюдалась стимуляция активности Н+-АТФазы плазматических мембран флоэмы борщевика по сравнению с контролем (без вторичного транспорта сахарозы) или с вариантом, где вместе с сахарозой находился флоридзин [2731.
Все сказанное соответствует положению о том, что К+ является высоко подвижным ионом в клетке и выполняет важную электрохимическую роль. Наряду с этим высказываются соображения о более конкретном значении К+ во вторичном транспорте веществ через плазмалемму. В частности, предполагается, что Др.К+ может играть самостоятельную роль в транспорте сахаров и аминокислот, особенно при высоких pH снаружи, когда ион К+ начинает, как полагают, конкурировать с протоном за места связывания на переносчике. Однако эта гипотеза не получила экспериментального развития [595].
Говоря о роли Ет во вторичном транспорте через плазмалемму, следует учитывать, что эта компонента является составной частью электрохимических градиентов ионов на мембране, и в первую очередь AjxH+, создаваемого протонными насосами. Поскольку Др.Н+ наряду с электрической (Ет) включает химическую составляющую (АрН), то встает отдельный вопрос о соотносительной роли этих компонент во вторичном активном транспорте.
С термодинамической точки зрения обе эти компоненты должны быть равноценны. Это не только вытекает из концепции Митчела, но и подтверждается экспериментально. Так, если искусственно создать на мембране везикул из плазмалеммы флоэмы борщевика Ет или АрН, примерно равные в энергетическом отношении, то в обоих случаях наблюдается сходный выход сахарозы из везикул [101, 457].
Однако данное обстоятельство не означает, что Ет и АрН играют одинаковую конкретную роль во вторичном транспорте. В этом слу-
78
чае речь должна, очевидно, идти не столько об энергетическом (силовом), сколько о кинетическом аспекте их действия, т. е. о влиянии на те конкретные механизмы, которые лежат в основе вторичного переноса и которые прежде всего связаны со структурным состоянием как самой мембраны, так и транспортирующей системы.
Эта специфическая роль как Ет, так и ДрН проявляется в ряде признаков. Так, во-первых, одно и то же в энергетическом отношении значение каждого из обоих градиентов при различных условиях может иметь различное влияние на вторичный транспорт. Например, по нашим данным, полученным на везикулах плазматических мембран флоэмы борщевика [101], при значении ДрН 1,5 вторичный транспорт сахарозы оказывается большим, когда внутри везикул pH 6,0, а снаружи 7,5, чем когда внутри везикул pH 7,5, а снаружи 9,0.
Во-вторых, в зависимости от конкретной обстановки, в которой протекает вторичный транспорт, например при разных pH среды, доминирующее значение может иметь электрическая или химическая компонента Др.Н+ [101, 656].
Наконец, в-третьих, изменение Ет или ДрН может привести к неадекватным изменениям вторичного транспорта с энергетической точки зрения. Так, по данным [294], при действии на клетки ряски проникающих слабых кислот наблюдается гиперполяризация плазматической мембраны, т. е.увеличение^,, однако процессы вторичного
транспорта аланина и фосфата уменьшаются. Авторы связывают этот факт с закислением цитоплазматического pH.
Последнее обстоятельство наряду с данными [595] наводит на мысль о том. что роль энергетических градиентов во вторичном транспорте определяется не только их абсолютными значениями, но и пороговыми величинами соответствующих показателей (Ет или pH). Поэтому, например, спор о том, что важнее для вторичного транспорта —ДрН или абсолютные значения pH внутри или снаружи клетки [251, 294], в известном отношении лишен смысла. Важны по-видимому. оба условия, но проявляются они в конкретных сочетаниях. Так, вполне достаточные в энергетическом плане градиенты pH могут не вызывать вторичного транспорта, если при этом цитоплазматический pH будет ниже 6,0 [595]. Можно допустить, что определенные пороговые значения существуют и для влияния на вторичные транспортные системы электрических градиентов на мембране. Картина становится еще более сложной, если учесть наложение эффектов электрической и химической компонент Др.Н+. По данным [656]. изменение Ет влияет на вторичный транспорт сахаров в щелочных средах, но не влияет в кислых. Наличие пороговых значений Ет и pH подводит к конкретным механизмам действия Ет и ДрН на вторичный транспорт.
