Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ГЛАВА 8 СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ МЕМБРАН 135
_ Прирост неорганического фосфата,
Фракции * Мкм/Мг белка за 30 мин.
Хлоропласты 0,06
Ф20 0,05
Ф100 0,10
Ф145 0,45
В этой фракции не обнаруживается активность фотосфорилирования. Ниже показана активность фотофосфорилирования с ФМС фрагментов, полученных после дезинтеграции изолированных хлоропластов с помощью высокого давления.
Фракции
Хлоропласты
Ф20
Ф100
Ф145
Хлорофилл в пробе, мьг
24
24
24
Следы
Убыль неорганического фосфата мкМ/мг хлорофилла за 10 мин.
44,9
0,4
5,6
0,0
Таким образом, удалось выделить фракцию, весьма обогащенную частицами сопрягающего фактора.
Исследование субхлоропластных частиц, наблюдаемых на поверхности тилакоидов и по их периметру, а также находящихся в изолированном состоянии снятия их с мембран (Ф145), показало, что они проектируются в виде сферических образований.
На электронных микрофотографиях при негативном контрастировании они имеют вид круглых частичек одного размера. Они могут наблюдаться либо в виде электронно-прозрачных колец, внутри которых в одном случае видны четкие электронно-плотные ядра, а в другом — размытые электронно-плотные пятнышки, либо в виде сплошных электронно-про-зрачных круглых образований (рис. 52).
Анализ возможных проекций изолированных частиц сопрягающего фактора на плоскость микропленки с учетом смачивания их ФВК позволяет объяснить наблюдаемые на микрофотографиях картины следующим образом.
Форма частицы, по-видимому, соответствует или приближается к сфере с отверстием и внутренней полостью. Это становится очевидным, если рассмотреть проекции такой частицы. При расположении частицы отверстием вверх внутренняя полость ее заполняется ФВК, и в зтом случае частица проектируется в виде кольца с центральным электронно-плотным ядром (рис 53). Расположение этой частицы на пленке отверстием вниз приводит к тому, что ФВК или вообще не проникает, или же проникает лишь частично внутрь частицы, при этом проекция представляет электронно-прозрачное круглое образование либо без электронно-плотного ядра, либо его размер и контраст оказываются малыми (рис. 53, б). При боковом расположении этой частицы на пленке ФВК проникает во внутреннюю полость, но в связи с тем, что величина заполняемого ею слоя меньше, чем при расположении частицы отверстием вверх, контраст и раз мер электронноплотного ядра естественно будут меньшими (рис. 53, в).
Таким образом, форма этих частиц приближается к сфере с отверстием и внутренней полостью. При расположении частицы сопрягающего
136 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
фактора на поверхности тилакоида ножка, с помощью которой она прикрепляется к мембране, закрывает ее отверстие, и поэтаому частица наблюдается в виде круглого электронно-прозрачного обрразования,так как внутрь ее в этом случае ФВК не проникает.
В заключение необходимо отметить, что при наблюдении изолированной частицы при высоком разрешении она представляеется состоящей из пяти субъединиц, диаметр каждой из которых около 30 А (рис. 52,а). Эти данные прямого наблюдения молекулярной организации частиц сопрягающего фактора соответствуют данным, полученньым методом масок (Lockshin et al., 1971). В работе Рэкера с соавт. (Raclker et al., 1971)
Рис. 53. Проекции частиц сопрягающего фактора в зависимости от’ расположения их на микропленке Объяснение в тексте
Рис. 54. Модель частицы сопрягающего фактора
также показано, что частицы сопрягающего фактора состоят из пяти субъединиц. На основе этих данных можно предложить модель этой частицы (рис. 54).
* * *
Для получения достаточно полного представления о сисстеме фотосинтети-ческих мембран хлороплаетов необходимо выяснить особенности структуры тилакоидов гран и стромы, что может быть достигнуто при использовании различных методов исследования. Ценную информацию в этом плане дает выделение отдельных структурных элементов. До настоящего времени были выделены лишь тилакоиды гран. В результате работы по созданию режима фрагментации были выделены не только тшлакоиды гран, но и тилакоиды стромы. На основе анализа микрофотогршфий, полученных при использовании различных методов электронного мшкроскопирования, даны представления о конфигурации и размерах тилаксоидов гран и стромы.
Несмотря на некоторое разнообразие формы и размеров тилакоидов стромы, они существенно отличаются от типичных тилажоидов гран. Если
ГЛАВА 8. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ МЕМБРАН 137
гранальные тилакоиды представляют собой круглые образования, диаметр которых может колебаться от 0,3 до 0,6 мк,то мембраны стромы образуют тилакоиды в виде вытянутых вдоль длинной оси (до 2 и более мк) сравнительно широких или относительно узких образований. Вместе с тем как тилакоиды гран, так и тилакоиды стромы представляют собой сплюснутые пузыри, образованные мембраной, на поверхности которой располагаются частицы сопрягающего фактора. В мембрану обоих типов тилакоидов вмонтированы субчастицы, размер которых около 40 А, наличие их продемонстрировано тремя методами (Островская и др., 1969; Ширяев и др., 1972).
