Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

еское отношение числа молей, поглощенных Н+, к числу молей поглощенного фосфата при фосфорилирования АДФ в условиях данного рН:

ДН+

" = ^Г- <50>

Значения и рассчитаны теоретически и определены экспериментально в работе С. Нишимуры, А. Ито и Б. Чанса (1962). Так, для инкубационной смеси с рН=7,8 и=0,95; для смеси с рН= 7,4 «=0,89. Фосфорилирующую активность хлоропластов выражают в микромолях неорганического фосфата на 1 мг хлорофилла в 1 час.

После регистрации сдвигов рН в отсутствие фосфори-лирующих агентов и после их введения в среду, а также проведения соответствующих расчетов количества поглощенных на свету Н+, величины градиента рН и числа молей синтезированной АТФ целесообразно провести аналогичную работу с препаратами различных фракций хлоропластов, полученных после разделения в градиенте плотности сахарозы. Эти эксперименты позволят сравнить параметры трех различных фракций хлоропластов, получение которых описано в лабораторной работе № 7. Эти фракции отличаются по размерам, целостности мембран и наличию сопутствующих примесей. Лабораторная работа № 10.

Исследование механизмов действия некоторых веществ иа рН-градиент тилакоидной мембраны при освещении

Ход работы. В чистую ячейку, заполненную инкубационной средой, вносят препарат хлоропластов и после определения буферной емкости суспензии вновь регистрируют све-тоиндуцированный сдвиг рН. Затем в темноте в ячейку добавляют 3 (3,4-дихлорфенил)-2,1-диметилмочевину (диу-рон), который эффективно блокирует перенос электронов от молекул воды по фотосистеме II, подавляя способность одного из ее компонентов к обратимым окислительно-восстановительным превращениям. После введения диурона светоиндуцированный сдвиг рН в суспензии не наблюдается, т. е. блокада электронного транспорта подавляет и поглощение Н+ внутрь тилакоидов. Это одно из доказательств сопряжения процесса переноса электронов по рёдокс-цепям с транспортом Н+ в тилакоиды.

После экспериментов с диуроном проводят опыты с новыми порциями хлоропластов, к которым добавляют и-трифторметоксикарбонилцианидфенилгидразон (ФКФ) или метиламин (МА). В присутствии этих соединений наблюдается тот же эффект, что и после введения диурона — светоиндуцированный сдвиг рН в среде не наблюдается, хотя ФКФ и МА практически не влияют на перенос электронов по фотосистемам хлоропластов. Природа их влияния на Н+-транспортные процессы иная. По данным А. Крофтса (1970) и X. Витта (1979), эти жирорастворимые вещества могут проникать в гидрофобную зону мембраны и присоединять Н+ на ее внутренней поверхности. Образовавшиеся ФКФ-Н+ (или МА-Н+) могут легко диффундировать в обратном направлении (по градиенту концентрации прото-нированной формы) и диссоциировать с выделением Н+ на наружной поверхности мембраны (рис. 51).

ФКФ-Н-~-ФКФ-Н

Мембрана типакоида

ФКФ~~~—ФКФ" МА-Н+-~МА-Н*

МА —-МА

Рис. 51. Механизм действия ФКФ и метиламина на рН-граднент, возникающий на тилакоидной мембране при освещении суспензии хлоропластов.

Широкая стрелка показывает сопряженный со светоиндуцированный переносом электронов по редокс-цепям транспорт Н+ в тилакоиды, который приводит к генерации трансмембранной разнести электрохимического потенциала Н+. Звездочка — внутрнтилакондиое пространство Таким образом, в присутствии этих соединений тилакоид-ная мембрана становится проницаемой по Н+ и возникающий на ней при освещении градиент рН быстро выравнивается. Поэтому сдвиг рН при освещении в присутствии ФКФ и МА не наблюдается.

ФКФ действует более эффективно, чем МА. Это связано с лучшей жирорастворимостью его аниона (ФКФ-) по сравнению с катионом метиламина (МА-Н+). Проникновение ФКФ- в больших концентрациях в неполярную зону мембраны приводит к резкому уменьшению градиента потенциала внутри мембраны и, следовательно, к изменению величины трансмембранной разности электрохимического потенциала Н+. Согласно теории П. Митчела, именно эта разность потенциалов используется в хлоропластах для реакций синтеза АТФ. Способность ФКФ и МА подавлять реакции фотофосфорилирования основана на том, что, выравнивая градиент рН на тилакоидных мембранах, они устраняют основную движущую силу процессов синтеза АТФ.

Контрольные вопросы и задания

1. Каков механизм образования трансмембранного градиента рН в хлоропластах? 2. В чем состоит потенцнометрнческнй метод регистрации сдвигов рН в биологических суспензиях? 3. Чем обусловлена разница в ходе кривых, характеризующих сдвиги рН в суспензии хлоропластов в присутствии и в отсутствие в среде компонентов реакции синтеза АТФ? 4. Расскажите о механизмах ингибирования фотофосфорилирования под влиянием мембраноактивных веществ и блокаторов переноса электронов по фотосистеме II.

3.7. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ Н+-ТРАНСПОРТА В МЕМБРАНАХ ХЛОРОПЛАСТОВ

Для исследования механизмов превращения энергии в мембранах хлоропластов в последнее время широко используются импульсные методы, позволяющие изучать кинетику различных фотохимических, электрохимических и биохимических стадий фотосинтеза. Основное преимущество импульсных методов заключается в том, что, регистрируя отклик хлоропластов на короткую вспышку света, вызывающую однократное срабатывание реакционных центров, можно избежать различных нелинейных эффектов (типа насыщения), которые проявляются в условиях стационарного освещения хлоропластов и затрудняют интерпретацию результатов экспериментов. В последние годы X. Виттом (1971, 1979), С. Фаулером и Б. Коком (1974, 1976) были разработаны импульсные методы изучения динамики процессов Н+-транспорта в хлоропластах. Эти методы позволяют регистрировать изменения рН порядка Ю-4—Ю-3 ед рН с быстродействием КН— Ю-3 с.

Известно, что индуцированный световым импульсом сдвиг рН в суспензии хлоропластов является интегральной характеристикой различных «элементарных» процессов Н+-транспорта, вызывающих генерацию трансмембранной разности электрохимического потенциала Н+ и ее диссипацию при синтезе АТФ. В основ

страница 62
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(09.12.2019)