Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

дит активация второго процесса Н+-транспор-та — открывается метиламиновый «шунт» для Н+ и они вместо диффузии через АТФ-синтетазный участок мембраны переносятся метиламином по градиенту концентрации.

Заключительный этап работы — определение ряда параметров фотосинтетических мембран на основании экспериментально полученных данных о динамике процессов Н+-транспорта в хлоропластах. Так, зная амплитуду быстрого процесса подщелачивания и буферную емкость суспензии, можно рассчитать, какое количество Н+ поглощается хлоропластами под действием одиночного светового импульса в первом процессе Н+-транспорта на каждую молекулу хлорофилла. Следует также оценить величину градиента рН, возникающего на мембране под действием одиночной или серийных вспышек.

При проведении расчетов следует пользоваться указаниями, приведенными в лабораторных работах 8, 9, 10.

Лабораторная работа № 14.

Методы обработки экспериментальных данных,

полученных при импульсном освещении хлоропластов

Ход работы. Анализ экспериментальной кинетической кривой, описывающей вызываемый вспышкой сдвиг рН в суспензии хлоропластов, сводится к определению параметров Ai, pi и N в (51).

В литературе описаны различные точные методы разложения кинетических кривых на сумму экспонент (Гарднер и сотр., 1959; Уорслей, 1964). Однако они весьма трудоемки, требуют больших затрат машинного времени и обладают рядом недостатков при их использовании для анализа отклика хлоропластов на световой импульс. Поэтому мы ограничимся рассмотрением наиболее простых и Рис. 59. Графический метод разложения кинетических кривых на сумму независимых экспоненциальных функций:

П — параметр; а—в — касательная; R — площадь, ограниченная касательной и реальной кривыми

наглядных методов разложения, которые имеют широкую область применения.

К их числу относится метод графического разложения кривых (Милсум, 1968). Суть этого метода заключается в графической аппроксимации экспериментальной кривой параметр — время экспоненциальными функциями. Вначале анализируемая кривая (например, приведенная на рис. 59) перестраивается в координатах lgn — t. К линейному участку кривой проводится касательная. Угол наклона касательной является показателем скорости самого медленного процесса, а его амплитуда пропорциональна отрезку, отсекаемому касательной на оси lgn. Затем определяется площадь (R) между касательной и реальной кривыми (заштрихованный участок на рисунке). Строится график \gR —t и вновь проводится описанная выше операция.

Основным недостатком графического метода является то, что он позволяет достоверно расчленять только те процессы, скорости которых отличаются весьма значительно. Кроме того, точность метода существенно снижается при переходе от более медленных процессов к более быстрым.

Интересным способом разложения кинетических кривых является их моделирование на аналоговой машине (например, типа МН-10м). Вначале на ней набирается схема, состоящая из суммирующего устройства и блоков экспоненциальных функций, моделирующих отдельные «элементарные» процессы отклика хлоропластов на световой импульс. Эти блоки подключают к входу суммирующего устройства, выход которого соединяют с У-входом осциллографа. На Х-пластины осциллографа подают экспоненциальную временную развертку с тем же параметром П(р), который используется и при записи экспериментальной кривой. На экране осциллографа закрепляют прозрачный трафарет с изображением полученной в опыте кривой.

Вначале моделируется самая быстрая экспонента, описывающая начальный участок экспериментальной кривой. Для этого подбирают амплитуду самого быстрого «элементарного» процесса и его постоянную времени. Отклонение кривой, заданной на машине, от экспериментальной зависимости должно быть по возможности минимальным. Затем подбираются экспоненты, моделирующие последующие участки кривой отклика хлоропластов на световой импульс. Основным критерием метода является совпадение анализируемой зависимости с функцией, получаемой при суммировании экспонент с подобранными значениями

Ai И Pi.

Достоинство метода заключается в его. наглядности. Недостаток — не очень высокая точность определения параметров Аг и Pi «элементарных» процессов, а также некоторая неопределенность в отношении числа экспонент (Af) при моделировании кривых, являющихся суммой экспоненциальных процессов с близкими значениями параметров р.

Нужно подчеркнуть, что на точность разложения экспериментальной кривой существенно влияют шумы, которые отчетливо проявляются, например, при регистрации весьма малых сдвигов рН, наблюдаемых в опытах с импульсным освещением хлоропластов. Для повышения точности обычно рекомендуется такая мера, как многократное повторение эксперимента с последующим усреднением сигнала, приводящим к уменьшению величины шума в системе (Портер, Вест, 1977). Так, амплитуда шума уменьшается пропорционально корню квадратному из числа экспериментов.

Полученные результаты представляются в виде амплитудно-частотного спектра, приведенного на рис. 56, б. Количество максимумов на спектре, обозначенных вертикальными столбиками, равно числу «элементарных» процессов (N). Положение максимума на оси lgp указывает на скорость (характеристическое время; pi) «элементарного» процесса. Направление максимумов (вверх или вниз от оси lg р) показывает, как протекает тот или иной процесс — с увеличением регистрируемого в опыте параметра или с его уменьшением. Высота каждого из максимумов на спектре пропорциональна вкладу соответствующего процесса в индуцированные вспышкой изменения уровня рН в суспензии хлоропластов.

Контрольные вопросы н задания

1. Каким требованиям должен удовлетворять метод изучения динамики процессов Н+-транспорта, протекающих при освещении суспензии хлоропластов световым импульсом? 2. Проведите амплитудно-частотный анализ процессов Н+-транспорта, вызываемых световым импульсом в суспензии хлоропластов в присутствии метиламина. 3. Объясните амплитудно-частотный спектр индуцированного впышкой света с

страница 66
< 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
(21.10.2019)