Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
В опытах Рейнгард и др. (1967, 1970) было установлено, что легкие фрагменты (ФЮО, Ф145) обладают более высокой активностью устойчивого к хлорфенилдиметилмочевинб (ХММ) циклического фотофосфорилирования с ФМС, по сравнению с тяжелыми фрагментами (Ф20). Ниже представлены данные фотофосфорилирования с ФМС хлоропластов и их фрагментов, полученных при обработке 0,3%-ным дигитонином (фракционирование по I схеме)
Убыль неорганического фосфата, фракции мкМ/мг хлорофилла за 12 мин.
Хлоропласты 6,0
Ф20 1,7
ФЮО 2,9
Ф145 3,2
Далее было показано, что модернизация схемы фракционирования, а также введение в состав среды для выделения фрагментов 0,4 М сахарозы,
0,002 М ЭДТА и 0,01 М аскорбата натрия способствует выделению легких фрагментов, обладающих очень высокой активностью циклического фотофосфорилирования с ФМС.
Убыль неорга-
ХлсшосЬилл а нического фос- ХлоооЛилл а Уоыль н10р*Й?“*
Фракцци -—- фата, мкМ мг Фракции -—--ческого фосфата,
Хлорофилл в хлорофилла Хлорофилл в мкМ/мг хлороза Ю мин. филла за 10 мин.
Без аскорбата натрия и ЭДТА С аскорбатом натрия и ЭДТА
Хлоропласты 2,9 10,2 Хлоропласты 3,4 12,7
Ф1,3 2,3 2,8 Ф1,3 2,2 4,5
Ф20 2,5 2,1 Ф20 2,4 3,9
Ф50 6*2 3,2 Ф50 5,8 10,1
ФЮО 6,3 2,8 ФЮО 6,2 11,7
Ф145 6,6 3,4 Ф145 7,4 12,1
230 6,7 5,4 Ф230 7 Ч 4 4 Ц.
ГЛАВА 8. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ МЕМБРАН 133
Влияние добавок аскорбата натрия и ЭДТА на фотофосфорилирование с ФМС хлороплаетов и их фрагментов, полученных при обработке 0,3%-ным дигитонином (фракционирование по схеме II), показано на стр. 132.
Электронно-микроскопический анализ фракций, получаемых после модернизации схемы фракционирования и среды дезинтеграции хлороплас-тов, показал, что произведенные усовершенствования позволили четко разделить фрагменты по размерам. Легкие фракции Ф145 и Ф230 состояли в основном из субхлоропластных частиц, размер которых колебался от 150 до 300 А в зависимости от того, сколько субчастиц (диаметром 40 А)
Рис 51. Фракция молекулярных агрегатов, полученных при дезинтеграции ^лоро-пластов 0,3%-ным дигитонином в присутствии аскорбата натрия и ЭДТА и фракционировании по схеме II (ув 270 000; а — ув. 630 000)
входит в их состав (рис. 51). В соответствии с этим можно полагать, что при последнем режиме фрагментации и разделения фрагментов по схеме II была достигнута более высокая степень очистки субхлоропластных частиц, содержащих фотосистему I, о чем совершенно определенно свидетельствует однородность фракций, состоящих из молекулярных агрегатов, и резкое увеличение активности фотофосфорилирования при переходе от тяжелых к легким фрагментам.
Структура частиц сопрягающего фактора в связи с их функциональной ролью
Как было показано выше, на поверхности мембран тилакоидов гран и стромы располагаются другие субхлоропластные частицы, размер которых около 100 А (см. рис. 44, б, рис. 48). Эти частицы были названы частицами сопрягающего фактора. Впервые они были выделены Рэкером из митохондрий. Им же было обнаружено, что частично очищенный сопрягающий фактор обладает АТФазной активностью. Аналогичные частицы, размер
134 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
которых и функции совпали с митохондриальными, были получены из хлоропластов шпината (Racker, 1970; Racker et al., 1971).
После промывки буфером фракции фотосинтетических мембран эти частицы остаются на поверхности, в отличие от более крупных частиц— карбоксидисмутазных и др. (Hou\\ell, Moudrianakis, 1967а). Хоувелл и Моудрианакис также показали, что после обработки тилакоидов 1 мМ раствором ЭДТА частицы удаляются с поверхности мембран, которые при этом сохраняют способность к реакции Хилла. Эти данные опровергли прежние представления, высказанные Парком об этих частицах как о квантосомах (Park, Biggins, 1964; Houwell, Moudrianakis, 1967 b), в кото-
Рис. 52 Фракция субхлоропластных частиц, обогащенных частицами сопрягающего фактора (ув. 290 ООО)
Частица сопрягающего фактора (а) и ее субъединица (б) (ув 1 450 ООО)
рых осуществляется световая фаза фотосинтетического акта. Позднее было продемонстрировано (Kannangara et al., 1970) ингибирование АТФаз-ной активности фракции тилакоидов гран при прибавлении к ней антител латентной АТФазы. Тем самым получено подтверждение того, что частицы сопрягающего фактора, содержащие АТФазу и сопрягающие электрон-транспортную цепь с фотофосфорилированием, располагаются на внешней, наиболее доступной для антител поверхности фотосинтетических мембран, образующих гранальные тилакоиды.
При проведении исследования частиц сопрягающего фактора как находящихся на поверхности тилакоидов, так и после их выделения, с использованием для снятия метода Хьюджеса, была получена фракция (Ф145), состоящая в основном из частиц, соответствующих по форме и размеру тем, которые находятся на мембранах тилакоидов гран и стромы. В этой фракции обнаружены лишь следы хлорофилла и большое количество белка. Она обладает высокой АТФазной активностью. АТФазная активность фрагментов, полученных после дезинтеграции хлоропластов с помощью тат.тгпкпгп ттяплртш. показана ниже.
