Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Наблюдавшиеся тилакоиды стромы можно подразделить по форме и размерам на три типа. Одни — овальные и широкие (с длинной осью порядка 1,5—2,5 мк и короткой 0,3—0,5 мк); другие — вытянутые, относительно узкие, иногда несколько причудливой формы (рис. 47). Длина их бывает до 2 мк, а ширина может меняться вдоль тела тилакоида от 0,1
Рис. 44 Тилакоиды гран, выделенные из хлоропластов
а — внутренняя полость тилакоида (локула) (ув. 178 000), б— частицы сопрягающего фактора, располагающиеся на поверхности тилакоида (\в 143 000)
Рис 45 Фотосинтетическая мембрана, образующая тилакоид граны, изолированная после дезинтеграции хлоропластов дигитонином в присутствии ЭДТА Частицы сопрягающего фактора сняты с по верхностя тилакоида (ув 194 000) а — субчастицы, составляющие мембрану ти* лакоида граны (ув 580 ООО)
до 0,2 мк. Третий тип тилакоидов стромы представляет собой более крупное образование со сложной конфигурацией, несущее на себе гранальные тилакоиды (Ширяев и др., 1972). Узкие тилакоиды стромы могут выделяться либо в виде одиночных образований, либо в сочетании друг с другом, или плотно упакованными в несколько слоев. Иногда выделяются агрегаты, состоящие из круглого тилакоида (гранального типа), диаметр которого около 0,5 мк, и отходящего от него узкого тилакоида стромы, длина которого может быть довольно значительной, или же агрегаты, состоящие из двух тилакоидов гран и короткого мостика между ними. Если в процессе фрагментации произошел разрыв мембраны, образующей тилакоид стромы, то удается наблюдать его внутреннюю полость, которую ограничивает мембрана (рис. 47, а). Таким образом, тилакоиды стромы представляют собой вытянутые сплюснутые пузыри с внутренней полостью, по которой могут транспортироваться синтезированные вещества. Часть поверхности тилакоидов стромы при выделении их из хлоропластов с помощью механической фрагментации покрыта частицами диаметром 100 А., по форме и размеру аналогичными частицам сопрягающего фактора, которые наблюдаются на поверхности тилакоидов гран (рис. 48). Наличие частиц сопрягающего фактора на поверхности тилакоидов стромы указывает на то, что образующие их мембраны не только изолируют, но и трансформируют энергию.
1Й8 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
Рис. 46. Субчастицы фотосинтетических мембран, образующих тилакоиды гран и стромы
Фиксация глютаральдегидом и КМп04 (ув. 416 ООО)
Рис. 47. Тилакоид стромы (я) после снятия частиц сопрягающего фактора (0,3%-ный дигитонин в присутствии ЭДТА) (ув. 132 ООО) и тилакоид стромы (б) с отмеченной стрелкой внутренней полостью (локулой) (ув. 56 ООО)
ГЛАВА 8. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ МЕМБРАН 129
Эти данные позволяют считать, что тилакоиды стромы не являются только морфологическими элементами, поддерживающими и связывающими граны, а' участвуют в фотохимических реакциях. В последние годы высказывается мнение, что тилакоиды стромы содержат лишь компоненты I фотосистемы, в то время как тилакоиды гран содержат компоненты I й II фотосистем (Jacobi, Lehmann, 1968; Sane et al., 1969; Островская и др., 1973; Гамаюнова и др., 1973).
Таким образом, есть основания утверждать, что как тилакоиды гран, так и тилакоиды стромы следует рассматривать в качестве равноправных членов фотосинтетического аппарата. Модели мембранной системы хлоропластов должны быть усложнены и представлены исходя из размеров и разнообразия конфигурации тилакоидов стромы.
Структура и фотохимическая активность фрагментов, получаемых при дезинтеграции хлоропластов
В последние годы исследователи уделяют большое внимание изучению локализации фотосистемы в мембранах хлоропластов и разделению их на фракции, содержащие либо I, либо II фотосистему. Впервые разделение функций между легкими и тяжелыми фрагментами, полученными при дезинтеграции хлоропластов дигитонином, было показано в работе Борд-мэна и Андерсон (Boardman, Anderson, 1964). Впоследствии в ряде работ были подтверждены закономерные различия в химических, спектральных и фотохимических свойствах легких и тяжелых фракций фрагментов хлоропластов (Vernon et al., 1967; Wessels, 1968; Островская, Кочубей, Рейн-гард, 1969).
Однако лишь в нескольких работах даны структурные характеристики отдельных фракций. Между тем полный анализ фракций, содержащих фрагменты определенного размера, и доказательство их чистоты и локализации в них той или иной фотосистемы возможны лишь при параллельном их исследовании с помощью электронно-микроскопических и фотохимических тестов.
Использованию детергентов при дезинтеграции хлоропластов предшествовала длительная и кропотливая работа по определению режима фрагментации, по подборке концентрации детергентов, а также по созданию схемы фракционирования получаемых фрагментов, направленная на выделение активных структурных компонентов фотосинтетических мембран различных размеров, содержащих преимущественно I или II фотосистемы.
Электронно-микроскопический анализ получаемых фракций показал, что .обработка хлоропластов 0,5% тритоном Х-100 ведет к весьма существенному нарушению структуры тилакоидов гран. Тилакоиды стромы разрушаются полностью. Фотохимическая активность получаемых фракций оказывается очень низкой. По-видимому, при действии на хлоропласты тритона Х-100 такой концентрации происходит, наряду с разрушением мембран, извлечение или блокирование компонентов электронтранспорт-ной цепи, а возможно, и реакционных центров фотосистем.
