Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
Поскольку вторичный активный транспорт веществ через плазма-лемму высших растений осуществляется на белковых переносчиках в симпорте с Н+, то механизм действия компонент Д{ГН+ на вторичный транспорт веществ следует, вероятно, увязывать со строением и
79
принципами работы этих переносчиков. К сожалению, имеющиеся в этом отношении данные для высших растений скудны. Лишь в последнее время в нашей лаборатории удалось выделить из плазматических мембран флоэмы борщевика полипептиды с молекулярной массой 42 и 116 кД, которые являются, по-видимому, компонентами соответственно переносчиков сахарозы и глюкозы [272]. Примечательно, что полипептид с молекулярной массой 42 кД, входящий в состав переносчика сахарозы, выделен недавно также из плазматических мембран конских бобов [568]. Известна высокая специфичность переносчиков у растений, которая может доходить до уровня стереоспецифичности [382], а также важная роль SH-групп в осуществлении связи переносчика с переносимым веществом [366, 475, 489].
Предварительные результаты, полученные в нашей лаборатории В.А.Калининым и И.МШвец, дают основания полагать, что участки переносчика, комплементарные переносимому веществу, включают SH-группы, а сам перенос вещества связан с изменением конформацион-ного состояния переносящей системы. В соответствии с этим можно допустить, что кинетические аспекты действия Ет на вторичный транспорт обусловлены прежде всего его влиянием на конформа-ционное состояние переносчика или его активных участков. О том, что такое влияние в принципе возможно, свидетельствуют данные, полученные на переносчике лактозы Е. coli [683]. Встроенный в фос-фолипидную мембрану, он мог уменьшать ^тдля лактозы в7—10раз при соответствующем изменении ?тна мембране. Для высших растений аналогичных данных пока нет.
Влияние Еп на конформационное состояние переносчика или его активных участков объясняет наличие пороговых значений Ет для вторичного транспорта. Можно допустить, что только в определенном интервале значений Ет конформационное состояние переносящей системы обеспечивает функцию переноса.
В рассматриваемом аспекте остается, однако, не совсем ясной роль протонирования—депротонирования переносчика при осуществлении вторичного транспорта. Вероятно, эти процессы обеспечивают не только смену заряда переносчика, что важно для электрофоретического переноса, но, как и Етш оказывают влияние на его конформационное состояние. По-видимому, протонирование—депротонирование на разных сторонах мебраны наряду с Еп является фактором, регулирующим изменение сродства переносчика к транспортируемому веществу. При этом существенно отметить, что вторичный транспорт, как было указано выше, может идти только под влиянием Еп или ДрН [101]. Требуются дальнейшие исследования, чтобы установить, в какой мере эти данные, полученные на везикулах плазматических мембран, применимы к нативным мембранам, и в какой мере обе компоненты Д^Н* являются взаимозаменимыми.
Ранее уже отмечалось, что понимание конкретной роли Еп, а так-
80
Рис. 21. Схема котранспорта сахарозы и Н+ через плазмалемму клеток высших растений иа переносчике с изменяющимся зарядом поверхностных аминных и карбоксильных групп [В.А. Калинин — неопубликованные данные]
1 — электрогенная Н+ - помпа; г — электрофоретический перенос К+ через канал;
3 — транслокация сахарозы (Y) в комплексе с положительно заряженным протониро-ванным переносчиком в результате его трансмембранного перемещения или конфор-мацнонной перестройки за счет Д(1Н+; 4 — транс локация свободного отрицательно заряженного переносчика за счет?т; R'„, R"n — различные конформацнонные формы переносчика сахарозы на внешней стороне плазмалеммы; различные коифор-
мационные формы переносчика на внутренней стороне плазмалеммы
же ДрН во вторичном транспорте в сильной степени связано с раскрытием основных принципов работы вторичных транспортных систем. Широко распространенное представление о мигрирующих внутри мембраны заряженных переносчиках при ближайшем анализе встретит, вероятно, ряд существенных осложнений, связанных как со скоростью переноса, так и его термодинамическими ограничениями. Поэтому весьма перспективен анализ моделей, в которых переносчик
— интегральный белок, полипептидная цепь которого несколько раз пересекает мембрану. Ряд сегментов этой цепи образует гидрофильный канал. Некоторые сегменты выступают над мембраной с ее наружной и внутренней стороны. Переносчик может находиться в разных конформационных состояниях, переходы между которыми сопровождаются акцептированием вещества с одной стороны мембраны, переносом его в гидрофильном канале и десорбцией с другой стороны. Подобный принцип работы описан, например, недавно для переносчика глюкозы в мембранах эритроцитов человека [686].
Не предопределяя детали принципа работы вторичных систем активного транспорта, приведем схему, учитывающую некоторые изло-
6. Зак. 1401
81
женные выше особенности их работы (рис. 21). Эта схема относится к транспорту веществ (в частности, сахарозы) через плазмалемму. Для тонопласта она будет иметь некоторые отличия в связи с иной ситуацией на мембране и антипортным по отношению к протону характером переноса ряда веществ.
