книги из ГПНТБ / Эйнор Л.О. Реконструирование энергетических механизмов фотосинтеза
.pdfредукции НАДФ+ быстро теряется при инкубации в растворе
0,5% -ного |
дигитонина. |
|
|
|
|
|
|
Скорость фоторедукции для НАДФ+, по Арнону с соавт., со |
|||||||
ставляла 62 и для феррицианида |
116 мкмоль/мг |
Хл-ч, а |
по |
Бо- |
|||
ардману |
[166] |
соответствующие |
величины |
составляли |
17 |
и |
|
160 мкмоль/мг |
Хл-ч. Боардман, |
в отличие |
от |
Арнона, |
считает, |
что скорость фоторедукции НАДФ+ по сравнению со скоростью фоторедукции ДХФИФ относительно невелика. Однако это рас хождение имеет принципиальное значение, так как, согласно концепции Кнаффа и Арнона, частицы ФС-П обладают способ
ностью |
к фоторедукции |
такого |
низкопотенциального акцептора, |
|||||
каким |
является НАДФ+ |
[620]. Боардман, считая, что |
частицы |
|||||
10 000 |
g проявляют |
в этом отношении |
низкую |
активность, |
как |
|||
нам кажется, склонен скорее расценивать эти данные |
как |
ре |
||||||
зультат загрязнения |
фракции 10 000 g |
другими |
фракциями |
ча |
||||
стиц [245]. На низкую скорость восстановления |
НАДФ+ тяже |
|||||||
лыми |
фрагментами |
указывают |
также |
Фринд |
[401], |
Хеннин- |
||
жер с соавт. [483], |
Сиронваль |
с соавт. |
[872], |
результаты |
ко |
|||
торых |
согласуются |
с данными |
лаборатории Боардмана, а |
не |
||||
Арнона. |
|
|
|
|
|
|
|
В первых работах группы Вернона с частицами, полученными с применением тритона Х-100, не удалось обнаружить фоторе дукции ДХФИФ во фракции частиц ТСФ-П (т. е. во фракции частиц ФС-П). Однако при использовании в процессе обработ ки тритоном высоких (0,5М) концентраций сахарозы выделен ные частицы проявили слабую активность. Наоборот, фракция ТСФ-І не обнаружила активности фоторедукции ДХФИФ, но в присутствии Д Х Ф И Ф + А К восстанавливала на свету НАДФ+ [939]. В той же работе приводятся данные о том, что в обеих фракциях фрагментов определялась активность каталазы и пероксидазы и показывается, что ТСФ-І, но не ТСФ-П, прояв ляла активность каталазы и пероксидазы. Поэтому авторы пред положили, что эти ферменты не имеют отношения к механизму разложения воды, а являются защитными ферментами восста новительной стороны цепи переноса электрона,— перекись мо жет быть образована в результате реакции с кислородом пере носчика, восстановленного этой цепью.
Распределение металлов по фракциям. Проведенные в груп пе Боардмана [167] анализы на содержание металлов по фрак
циям фрагментов 10 000 |
g и 144 000 g |
были сделаны в расчете |
на магний (содержание |
магния должно |
быть эквивалентно со |
держанию хлорофилла). Были получены следующие результаты!
Фракция Mg Мп Fe Си
Хлоропласти |
100 |
1,37 |
4,16 |
1,88 |
|
10 000 |
g |
100 |
1,93 |
2,11 |
1,0 |
144 000 |
g |
100 |
0,41 |
3,41 |
1,62 |
Мп необходим для выделения Ог, и его распределение по фракциям очень характерно: хлоропласты содержат 1 Мп/73 Хл,
фракция 10 000 g |
1 Мп/52 Хл. Поэтому сделано заключение, что |
|||
Мп |
локализован |
в ФС-П. Так как весь хлорофилл распределен |
||
равномерно между фотосистемами, то фракция |
10 000 g |
содер |
||
жит |
70% Мп, а ФС-І — только 30%. Фракция |
144 000 g |
содер |
|
жит |
больше железа (1 Fe/29 Хл) и меди (1 Си/62 Хл), чем |
|||
фракция 10 000 g |
(соответственно 1/48 и 1/100). |
|
|
|
Распределение |
каротиноидов и хинонов. По |
данным |
Боард- |
мана и Андерсон, общее содержание каротиноидов во фракциях 144 000 g и 10 000 g приблизительно пропорционально общему содержанию хлорофилла [247, 244], но отношения в них отдель ных каротиноидов разные. Лютеин и неоксантин, согласно Лихтенталеру [663], распределены между фракциями ФС-П и ФС-І как 21/7 и 3,5/0,5 (в расчете на 100 молекул Хл а). По его мнению, Боардман и Андерсон [247] не отделяли пластоглобулы, что внесло ошибки в приводимые ими величины распределе ния производных фенола по фракциям из хлоропластов шпина та. Распределение хинонов исследовалось также Хеннинжером с
сотр. [483]. Содержание |
пластохинонов |
Л и С (на 1 мг хлоро |
|||||
филла) оказалось |
относительно |
низким |
во фракциях |
1000 g и |
|||
10 000 g и высоким во фракции 50 000 g. |
|
|
|
||||
Фринд, Олсон, |
Редферн |
[401] обнаружили |
низкую |
концен |
|||
трацию хинонов во фракциях |
1000 g и 10 000 g из хлоропластов |
||||||
сахарной свеклы, однако не наблюдали |
повышенного |
содержа |
|||||
ния хинонов во фракции 50 000 g. |
|
|
|
|
|||
Лихтенталер |
[663] |
показал, |
что |
осадки, |
полученные во |
фракциях частиц обработанных дигитонином хлоропластов при возрастающем числе оборотов в пределах от 60 000 до 100 000 g, не содержат пластоглобул; ему удалось получить относительно «чистые» частицы ФС-І.
В расчете на 100 молекул Хл а частицы ФС-І содержат, в противоположность неразрушенным тилакоидам, сравнительно низкие концентрации пластохинонов, но более высокие концен трации витамина К. Отсюда был сделан вывод, что последний ассоциируется с ФС-І.
Чтобы избежать ошибок, вызванных загрязнением частиц пластоглобулами в ходе анализов, Лихтенталер вычислил состав липидов по фракциям ФС-І и ФС-П, исходя из определений их общего содержания в тилакоидах с учетом определений в одной ФС-І. Полученные им данные [663] представлены в табл. 4. Особенно обращает на себя внимание тот факт, что почти весь витамин Ki ассоциируется с частицами ФС-І. Токохинон явля ется окисленной формой а-токоферола. Большой интерес пред ставляет вопрос, состоит ли значение этой окислительно-восста новительной пары в реакциях ЭТЦ, или же главную роль эти вещества играют как антиоксиданты. Тогда каково их отноше ние к каталазе и пероксидазе ФС-І?
Из |
расчетов Лихтенталера |
[663] следует, |
что на 2 моль ви |
|||
тамина |
Ki приходится 1 моль |
П700 |
и 1 моль |
Цит Ь6. Содержа |
||
ние пластохинонов и а-токоферола |
в тилакоидах |
(без |
учета |
|||
пластоглобул) более высокое — по три молекулы на одну |
моле |
|||||
кулу. По составу липидов различаются и фракции |
частиц ФС-І |
и ФС-П, выделенные с помощью детергента тритона Х-100. Оба типа частиц заметно отличны от исходных ламелл хлоропластов и между собой. В процентном отношении фракция ТСФ-П содержит несколько меньше хлорофилла (который создает глав ную часть пула неполярных групп) и значительно меньше, по сравнению с «нативной» ламеллой, полярных липидов. Фракция
ТСФ-І |
также |
содержит |
намного |
меньше |
полярных и неполяр |
||||
ных липидов, чем исходный материал. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4 |
||
Распределение компонентов липоидной фракции между ФС-П и ФС-І |
|
||||||||
(по Лнхтенталеру) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
На 100 молекул Хл а молекул |
|
|||
Фотосистема |
Хл а |
Лютеин |
Пх |
а-токо |
а-токо- |
витамина |
хинонов |
||
Хл Ь |
Каротин |
||||||||
|
|
общего |
ферола |
хинона |
к, |
пластид |
|||
|
|
|
|
||||||
ФС-И |
|
2 |
2 |
8 |
3 |
0,5 |
0,1 |
11,6 |
|
ФС-І |
|
5 |
0,5 |
2 |
2 |
0,3 |
1,3 |
5,6 |
Детергенты удаляют предпочтительнее полярные липиды; от сюда Верной с соавт. [939] заключили, что тритон Х-100, внед ряясь в ламеллы, расщепляет их на фрагменты посредством за мещения в них полярных липидов, причем при последующем разделении их центрифугированием обнаруживается два типа таких фрагментов.
В опытах Вернона с соавт. [939J с использованием тритона Х-100 для выделения частиц, относящихся к ФС-И и ФС-І, был открыт слой частиц, представлявший каротин-белковый комп лекс, который удалось изолировать повторным центрифугиро ванием. На рис. 34 показан его спектр до и после экстракции гексаном. Нишимура и Такаматсу [764, 765] показали, что бе лок, входящий в состав такого комплекса, является липопротеидом; достигнуто его выделение детергентами и иеводными раст ворителями. Выяснение физиологической роли этого комплекса представляет значительный интерес.
Цитохромы. Боардман и Андерсон первыми исследовали распределение цитохромов во фракциях ФС-І (144 000 g) и ФСII (10 000 g) [247]. Дифференциальный спектр хлоропластных цитохромов во фракциях 10 000 g и 144 000 g измеряли при тем пературе 20° С и 77° К обычно без предварительной экстракции хлорофиллов. Количественные определения цитохромов проводи ли при комнатной температуре, а идентификацию типов цито-
хромов выполняли при |
низких температурах — в этом случае |
|
пики делаются более |
четкими. Дифференциальные |
спектры |
фракции 144 ООО g выявили наличие только Цит / |
и Цит Ь6. |
|
В низкотемпературных |
дифференциальных спектрах |
фракции |
10 ООО g было выявлено уменьшенное количество Цит / и Цит Ьа и увеличенное — Цит 6559 [247].
Дошн.ед.
|
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
Л, ни |
|
||
|
Рис. 34. Спектр |
поглощения |
суспендированного |
в бу |
|
||||
|
фере «каротин-белкового комплекса» |
из фракции, от |
|
||||||
|
носящейся к ФС-Н (по Вернону с соавт. [939]). |
|
|
||||||
|
/ — исходный спектр; 2— после |
экстракции м-гексаном. |
|
||||||
По |
сравнению с целыми хлоропластами |
фракция |
10 000 g |
||||||
обогащена Цит 6559 |
(Ы> но содержит меньше Цит / и Цит Ье. |
||||||||
Молярные отношения |
оказались |
следующими |
[245]: |
|
|||||
|
|
|
Целые |
|
10 000 g 144 000 g |
|
|||
|
|
|
хлоропласты |
|
|
|
|
||
|
Хл/Цит / |
|
430 |
|
730 |
1220 |
|
||
|
Хл/(Цит Ь3 |
+ Цит 66) |
118 |
|
118 |
510 |
|
||
Во |
фракции |
144 000 g Цит f |
содержалось |
намного |
меньше, |
||||
чем П700. Так как в обеих фракциях |
отношение Хл/Цит / было |
||||||||
заметно выше, |
чем в |
хлоропластах, |
высказано |
предположение, |
что при обработке хлоропластов дигитонином Цит / частично те ряется.
Определение цитохромов в супернатантах, полученных при высокоскоростном центрифугировании в течение нескольких
часов при 144 ООО g, выявило в действительности высокий уровень Цит / и Цит 66 по отношению к хлорофиллу [247, 980]. Потери цитохромов из фракции 144 000 g были минимальными при до бавлении девяти объемов буфера к хлоропластным смесям не медленно после 30-минутной инкубации с дигитонином при тем пературе 0° С и до разделения фрагментов. Однако анализ фрак ции 144 000 g, приготовленной по этому способу, показал, что отношения Хл/Цит / и Хл/Цит 66 даже ниже, чем для интакт-
Рис. 35. Дифференциальный |
спектр |
(восста |
|||
новленный |
против |
окисленного) |
фракции, |
||
относящейся к ФС-П |
(ТСФ-П, по |
Вернону |
|||
[939]). |
|
|
|
|
|
Четко |
видны |
пики |
Цит |
Ь3 559 |
и реак |
ционного центра ФС-П |
(682 |
нм). |
|
ной ФС-І. Таким образом, можно заключить, что Цит / и Цит be
локализованы в |
ПБЛВ-комплексах ФС-І, а Цит |
6559 — в |
ФС-П. |
|
|
Анализ фракций ТСФ-П, полученных при обработке хлоро |
||
пластов тритоном |
Х-100 [939] (см. выше), обнаружил, |
что Цит/ |
и Цит 66 соосаждаются с фракцией частиц ТСФ-І в таком соот ношении: 0,5П700:Щит /:1Цит 66 : 50Хл [944]. Верной с соавт.
[939]пришли к заключению, что, хотя эти цитохромы содержатся
впрепарате, они не являются составной частью частиц ТСФ-І. При центрифугировании в градиенте плотности сахарозы было обнаружено, что главная зеленая полоса, содержащая частицы ТСФ-І, осаждается отдельно от этих цитохромов. Поэтому, хотя
при выделении частиц ТСФ-І цитохромы не были |
локализованы |
в виде отдельной полосы, продолжительное (в |
течение 30 ч) |
центрифугирование при 144 000 g приводило к выделению Цит f и Цит be в виде отдельной полосы над главной зеленой полосой. Анализ фракции ТСФ-П выявил в ней только Цит 6 с максиму мом при 559 нм в дифференциальном спектре (рис. 35). С эти ми результатами согласуются также данные Хайнда [500].
Андерсон с соавт. [168] наблюдали окисление Цит f при освещении частиц, принадлежащих фракции 144 000 g, но абсорб-
ционные изменения были меньшими, чем можно было ожидать, если бы П700 и Цит f присутствовали в равных количествах. Этот результат согласуется с наблюдаемой потерей Цит f из частиц ФС-І.
5.ВЫДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ
ИПРОБЛЕМА ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ФОТОСИСТЕМАМИ
Одна из нерешенных проблем функционирования выделяемых ПБЛВ-комплексов — проблема их функциональной кооперации внутри мембран. В экспериментах с целыми хлоропластами были получены данные, определенно свидетельствующие о сепаратном возбуждении фотосистем, после чего следовало фотоокисление или фотовосстановление соединений, связанных с каждой из них [199, 627].
Верной и Аврон предложили модель, согласно которой две фотосистемы внутри мембраны тилакоида пространственно раз делены [937]. Пожалуй, в пользу такой модели свидетельствует не возможность искусственного разделения мембран на ПБЛВ - комплексы, нарушающего нормальную работу фотосинтетическо го аппарата, а то обстоятельство, что in vivo сопряжение рабо ты фотосистем является наиболее «трудным» моментом для транспорта электронов. Перенос электронов между фотосистема ми — наиболее медленный процесс. Поэтому так сравнительно легко удаются попытки замыкания цепей переноса электронов с помощью искусственных кофакторов типа ФМС. Вероятно, за мыкание цепи с одной лишь ФС-П является более сложным по тому, что здесь участвует чрезвычайно лабильный механизм фо тогидролиза и окисления воды.
Отражением большой сложности проблемы взаимосвязи фо тосистем является также сосуществование гипотез Майерса [749] и Дюйсенса [749, 354] о переносе энергии света между фотосистемами (см. часть I , стр. 25). Для прямого переноса энер гии необходима тесная «упаковка» фотосистем, если модель «переливания» заряда более правильна [310]. Хотя определен ный вклад в решение этой проблемы может внести сравнительный анализ результатов экспериментов по фрагментации хлоропла стов детергентами или механическим путем, в опытах по дезин теграции хлоропластов пока не получено точных доказательств
впользу какой-либо одной нз этих гипотез.
Содной стороны, «тяжелые» частицы (10 000 g), полученные после дезинтеграции хлоропластов низкими концентрациями де тергентов и по ряду признаков относящиеся к ФС-П, в то же са мое время оказываются активными и в фоторедукции НАДФ+, пусть даже их активность в этом процессе невысока. С другой
стороны, |
было установлено, что фракция «легких» частиц |
(144 000 |
£ ), полученная механическим дроблением хлоропла- |
стов, |
оказывается |
активной |
в .восстановлении |
как ЫАДФ+, |
так |
|||
и феррицианида. Таким |
образом, |
фракционирование |
хлоропла |
|||||
стов на ПБЛВ-комплексы, |
относящиеся преимущественно |
к |
||||||
ФС-І |
или ФС-П, |
пока |
не |
дало |
однозначного |
ответа |
в поль |
|
зу какой-либо из гипотез. |
|
|
|
|
|
Одним из подходов к изучению работы отдельных фотосистем является выделение их реакционных центров. Как уже отмеча лось, реакционным центром ФС-І считается П700. Вопрос о реакционном центре ФС-П остается не вполне ясным, хотя имеются указания, что роль такого центра играет П680.
Наконец, в последнее время начались работы по прямой реконструкции фотохи мического аппарата фотосинтеза. Ряд иссле дователей добились успеха на пути восста новления полной цепи транспорта электрона воссоединением ПБЛВ-комплексов, относя щихся к ФС-І и ФС-П. Так, Весселс [980,]j описал разделение хлоропластов шпината, фрагментированных инкубацией с дигитонином в градиенте плотности сахарозы, с выделением при длительном центрифугиро вании при 60 ООО—80 ООО g трех полос (рис. 36). Верхним был желто-зеленый слой, со держащий Пц. В средней светло-розовой полосе были обнаружены Цит f и Цит Ье- Нижняя сине-зеленая полоса обладала фо
тохимическими свойствами: она восстанавливала НАДФ+ в при сутствии Фд и Фп (или системы АК — ДХФИФ в присутствии Пц, но не Цит f) . Полоса представляла собой ПБЛВ-комплекс.
~ |
„ |
Хла |
„ |
П700 |
1 |
Отношение в ней |
^i~'> |
а |
~хл~ |
~ 200 " Максимум поглощения |
|
этой полосы находится при 678 нм. |
|||||
Сине-зеленый комплекс был |
нерастворим в воде, и это |
||||
мешало |
его разделению, |
а любое |
воздействие, изменявшее пик |
поглощения в коротковолновую сторону, приводило к его инакти вации. Однако очистка комплекса без потери активности фото редукции НАДФ+ была достигнута повторением процедуры центрифугирования в градиенте плотности сахарозы и хромато графией на ДЭАЭ-целлюлозе в присутствии 0,2%-ного дигитонина. После градиентного элюирования фракций из колонки отношение величины поглощения А679/А27о увеличилось до 2, что указывало на очистку препарата, а отношение Хл/П700 снизи лось до 140. Низкотемпературный пик флуоресценции обнару жен при 730 нм.
Химический анализ выявил содержание в этом ПБЛВ-комп- лексе 75% белка, а в 25%-ной липидной фракции— 15%) хлоро филла, 1,6% каротиноидов и 8,4% непигментированных липидов, в том числе 0,5% фосфолипида. Показано отсутствие в нем виолаксантина и неоксантина и обогащение р-каротином. Оказа лось, что в сине-зеленой полосе содержание Цит / составляет менее 1 моль на 104 моль Хл. На основании всех этих данных Весселс пришел к заключению, что сине-зеленый ПБЛВ-комп- лекс относится к ФС-І.
В качестве донора электронов для этой очищенной ФС-І вы ступает Пц, а не Цит /. Последнее подтверждают данные Хайнда [499], показавшего, что скорости окисления Цит f и восстано вления П700 повышаются в присутствии Пц.
Верхние |
полосы при разделении по Весселсу [980] |
облада |
|
ли другими |
свойствами. Верхняя |
(при градиентном центрифуги |
|
ровании) желто-зеленая полоса |
частиц не обнаруживала |
актив |
ности фоторедукции НАДФ+; П700 в ней также отсутствовал.
Зато |
отчетливо наблюдалась флуоресценция этой полосы уже |
при |
комнатной температуре. Полосу (будем называть ее желто- |
зеленым комплексом, ЖЗК ) можно было разделить на два ком понента при соотношении дигитонин/Хл, равном 10/1, путем центрифугирования в градиенте плотности сахарозы или пропу скания через колонку ДЭАЭ-целлюлозы. После центрифугиро
вания более легкая |
фракция (^4), обогащенная Хл с |
и ксанто |
|
филлами из ЖЗК , обнаружила спектр |
флуоресценции |
при 670,5 |
|
и 678,5 нм. Более |
тяжелая фракция |
(Б) — фракция, |
задержи |
вавшаяся на колонке ДЭАЭ-целлюлозы,— содержала |
повышен |
||
ные концентрации |
Хл Ъ и ксантофиллов и относительно мало |
||
р-каротина. |
|
|
|
Обнаруженное Весселсом определенное сходство в свойствах тяжелых частиц с ПБЛВ-комплексами, описанными Ке, Огава, Верноном [600, 601, 778, 938, 943], наводило на мысль, что эти частицы относились к ФС-П. Однако выделенные Весселсом фракции из Ж З К А и Б были активны только в фотореакциях, осуществляемых солюбилизированным Хл а, хотя разница за ключалась только в наличии П700 и белка в составе дигитониновых частиц, а также в сдвиге красного максимума поглоще ния к 679 нм, что могло быть обусловлено ассоциацией пигмен тов с протеином и липопротеидом.
Таким образом, Весселсу удалось в значительной мере очи стить ПБЛВ-комплексы, относящиеся как к ФС-І, так и к ФС-П. Однако частицы ФС-П утратили фотохимическую актив ность.
Изолирование реакционных центров ФС-І было достигнуто в нескольких лабораториях при использовании фракции гран, а также изолированных межгранных ламелл.
Сейн и Парк [844] разрушили выделенные из шпината хлоропласты, пропуская их через мелкие калиброванные отверстия
пресса Френча. Затем для отделения в осадок крупных нераз рушенных фрагментов гомогенат центрифугировали 10 мин при 1000 g, а слитый супернатант— 10 мин при 10 000 g (для полу чения в осадке фракции из ламелл гран). Центрифугированием супернатанта при 30 000 g и 40 000 g по 30 мин и при 160 000 g в течение 60 мин получили фракцию ламелл из стромы.
Для выделения реакционных центров ФС-1 использовали
осадки после центрифугирования при 10 000, 40 000 |
и 160 000 g. |
||
Растворимые белки, и в том числе так называемый |
сопрягаю |
||
щий |
фактор, удаляли |
из осадков этих фракции |
экстракцией |
0,75 |
мМ ЭДТА при рН |
8. Затем высокоскоростным |
центрифуги |
рованием осаждали ПБЛВ-комплексы. Осадки осторожно вно сили в 100%-ный ацетон при —20° С для экстракции пигментов и других веществ, растворимых в 99,5%-ном ацетоне. Получен ные после высушивания под вакуумом осадки после новой экст ракции раствором 0,75 мМ ЭДТА промывали центрифугировани ем в 0,05 М фосфатном буфере рН 7,4 и, в конечном итоге, в нем же ресуспендировали.
Оказалось, что такая процедура обработки приводит к раз рушению менее чем 10% всего П700, хотя было удалено около 90% исходного количества хлорофилла. Фракция из ламелл
стромы (160 000 g) содержала 1 молекулу |
П700 на 12—18 моле |
|||
кул хлорофилла при |
отношении |
Хл а/Хл |
|
b не ниже 10. Фрак |
ция из ламелл гран |
содержала |
1 молекулу |
П700 на 28—32 мо |
лекулы хлорофилла, а отношение Хл а/Хл b было в этом случае
ниже. Авторы считают, что им удалось без применения |
детерген |
|||||||
тов частично очистить фракции реакционных |
центров |
ФС-1 из |
||||||
ламелл стромы хлоропластов шпината. |
|
|
|
|
||||
Ямамото и Верной [1018] получили ракционные центры ФС-1 |
||||||||
другим |
путем: хлоропласты из шпината после |
промывания по |
||||||
вторным |
центрифугированием при |
25 000 g |
с |
промежуточной |
||||
трехкратной экстракцией 0,01 М раствором NaCl, |
содержащим |
|||||||
0,75 мМ ЭДТА и |
1 мМ |
трицина, высушивали |
в |
замороженном |
||||
состоянии. Затем |
сухой |
материал |
экстрагировали |
охлажден |
||||
ной до —18° С смесью |
15% ацетона |
в гексане, |
причем экст |
ракцию повторяли до шести раз. Последний раз частицы обра
батывали в холодном гексане и |
сохраняли при |
температуре |
—70° С. |
|
|
Светло-зеленый порошок после |
высушивания |
в токе азота |
освобождали от части оставшегося хлорофилла и цитохромов, суспендируя в 0,05%-ном тритоне Х-100 и центрифугируя при 39 000 g. Остаток солюбилизировали в 5%-ном тритоне Х-100 и разделяли центрифугированием в 2—20%-ном градиенте плот ности сахарозы при 131 000 g в течение 20 ч. Частицы, содер жащие П700, обнаружены в слое 8%-ной сахарозы, причем вы ход П700 после всех этих процедур составлял 60%"- В ходе эк стракции ацетон-гексановой смесью были удалены все кароти-
ноиды и около 90%" Хл, а предварительная |
экстракция раство |
|||||||||
ром ЭДТА |
удаляла «сопрягающий фактор». В слое, |
содержа |
||||||||
щем 4% сахарозы, обнаружены Цит f и Цит bs. |
что П700 |
|||||||||
Анализ |
под электронным |
микроскопом |
показал, |
|||||||
находится в составе частиц с размерами |
60X150 А и соотноше |
|||||||||
нием |
Хл а : Хл b : П700 в них 24 : 6 : 1. Часть |
цитохромов |
оста |
|||||||
лась |
прочно связанной |
с этими частицами, |
причем соотношение |
|||||||
Цит |
f: Цит |
Ь6: П700 |
составляло 1 : 1,3 : 3,6. |
Фотохимические |
||||||
свойства этих |
полуочищенных реакционных центров ФС-І выра |
|||||||||
жены |
слабо, |
восстановление |
НАДФ+ |
в |
присутствии |
АК — |
||||
ДХФИФ и Фд происходило с низкой скоростью. |
|
|
||||||||
Надо полагать, что описанные здесь процедуры обработки не |
||||||||||
только привели к очистке реакционных |
центров ФС-І, но и в |
|||||||||
значительной степени нарушили эти центры. |
|
|
|
|
||||||
Использование различных процедур фрагментации хлоропла |
||||||||||
стов |
(с помощью детергентов, озвучивания или продавливания |
|||||||||
через |
калиброванные |
отверстия) в последние |
годы |
привело к |
новым важным открытиям. В работах лаборатории Парка [843] и Джекобм [540] развиваются представления о наличии двух ти
пов |
ФС-І. Характерным для их исследований является |
сочета |
||||
ние |
изучения биохимических особенностей выделяемых |
частиц |
||||
с электронномикроскопическим контролем. В лаборатории |
Пар |
|||||
ка |
при изучении фракций, выделенных из ламелл стромы, |
обна |
||||
ружены частицы |
ПО А, а из ламелл |
гран — дополнительно ча |
||||
стицы размером |
175 А. Фракция из ламелл стромы осаждается |
|||||
при 160 000 g, а частицы из ламелл |
гран осаждаются |
уже при |
||||
10 000 g. Однако, по мнению Парка, |
нет достаточных |
оснований |
||||
причислять частицы ПО А к ФС-І, а 175 А — к ФС-П. |
|
|
|
|||
|
По-видимому, |
тип ФС-І, который |
локализован в гранах, на |
|||
ходится в более тесной связи с ФС-П, чем тип, который |
локали |
зован в ламеллах стромы. Эти выводы сделаны, в частности, на основании анализа отношений П700 в разных видах частиц.
Из |
исследований по измерению квантового выхода |
[850, 611, |
855, |
953] был сделан вывод о равном распределении |
хлорофил |
ла |
между фотосистемами. Поэтому если исходить из того, что |
|
в целых хлоропластах отношение П700 к молекулам |
хлорофил |
|
ла |
соответствует 1/425 и на ФС-І приходится половина хлоро |
филла, то в этой фракции отношение должно увеличиться до
1/212. Фракция 160 000 g с 10% всего хлорофилла |
(т. е. 20%' |
||
хлорофилла |
ФС-І) содержит 1 П700 на 105 молекул |
всего хло |
|
рофилла, а |
в оставшихся |
80% ФС-І во фракции гран отноше |
|
ние П700/Хл |
ниже — по |
расчету 1/200. Эти расчеты, |
вероятно, |
весьма сложно подтвердить экспериментально.
В защиту развиваемых представлений сотрудники группы Парка приводят также данные о повышенной флуоресценции, источником которой является фракция гран.