С.С. Медведев - Физиология растений (DJVU) (1134223), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Р-Р-связываюп1ий сайт (253-263) -0ЧОА01.ЧОКЧЕ- Цитоплазма 148 Рис. 5.5. Модель строения пирофосфатазы (Мвевйща, 2001). 1-14 — четырнадцать трансмембрвмных гндрофобных доменов; а-щ — гндрофильные участки; С51, СБЗ, СЯЗ вЂ” консервативные сегменты, находнщнес» в цнтоплазме; С-бзб — остаток цистенна, связывающий Х-этнлмвлеимид. Рис. К 7. Транспорт ионов Свт Р в ристителыюй клигке (Яте е.
в., 2000). Св-АТРезы: тип П — плвзмелеммиый тип Се-АГРвз, чувсгвитевьиый к «вльмсдулииу; тип НА — Св-АТРвзв, ие чувствительиея к кельмсдулииу, отигкягцвяся к типу Св-АТРвз эялоплезмвтического ретикулумв. Се-квиелы: туо — по геициелзввисимме; БЪ' — медлеиио ективируемый векуоляриый; !Рз-К вЂ” рецептороупревляемые, ектмвируемые ииоэитол-1,4,5- трисфосфетом; сАРРК-К вЂ” рецептороупревляемый, ективмруемый циклической АРР-рисовой; ВСС1 — встеицивлзввисимый Св-квиел эидоплезмвтическога ра" икулуме Вгьсп се фогса. ь' Са-снгнала; в-третьих, снабжения кальцием биохимических процессов в органеллах клетки; в-четвертых, обеспечения ионами Саэ+ межмембранных взаимодействий, на::.'.
пример таких, как транспорт всзикул, их слияние и секреция. Активный транспорт ионов Са + обеспечивается Н+/Сай ь-обменниками и Са-пом-'-::. пами (см. рис. 5.7). Для каждого из этих двух типов транспорта в качестве источника энергии используется АТР, однако работа Н+/Сай+-антипортера зависит также от мембранного градиента рН. Са~+/Н"-обмснники обладают относительно низким сродством к ионам Сей+ (Км = 10-1б лгкМ) и большой мощностью. Они обычно активируются при резком возрастании содержания кальция в цитоплазме.
Са-помпы обладают более высоким сродспюьи к кальцию (ггм = 0,1-2,0 мкМ) и меныпей мощностью по сравнению с Са +/Н+- обменниками. Активность Са +/Н+-внтипортера наиболее высока на вакуолярной мембране, хо- -!~. тя он обнаружен также и в плазмалелгме. Стсхиогиетрия сопряженного Н+/Саэ+- транспорта на тонопласте составляет 3:1. Протонный градиент на вакуолярной мем- 149 бране формируется в результате работы Н+-АТРазы или Н+-пирофосфатэзы. Сопряженный Саз+/Н«-транспорт может бьггь легко выявлен из-за его чувствительности к специфическому ингибитору Ч-АТРаз бафиломицину или протонофорам, снимающим градиент протонов на мембране, и нечувствительности к ванэдату — ингибитору транспортных АТРаз Р-типа.
-1 Кальциевые пампы относятся к суперсемейству АТРаз Р-типа, поскольку в ходе ферментативного мел~бранного переноса ионов Саз«образуют фосфорилированный интермедиат (Е Р), подавляются ортованадатом и для транспорта ионов используют непосредственно энергию АТР.
В качестве эффективного ингибитора Са-АТРаз часто применяется также эритрозин Б в концентрации 0,5 мкМ. Основываясь на анализе аминокислотных поспедовательностей, кальциевые помпы растительных клеток (по аналогии с животными) делят на две большие группы: Сапомпы плазмэлеммного типа (ПМ-тип) и Са-помпы эндоплазматического 1жтикулума (ЭР-тип). Эти Са-АТРазы различаются по чувствительности к кальмодулину и циклопиазоновой кислоте. Основным свойством Са-помп плазз«алем««ного типа (их называют также Са-помсами ПВ-типа) является активация Са-зависимым белком кальмодрлином.
В отличие от животных, Са-помпы плазмалеммного (ПВ) типа у расчений найдены не только в плазмэлемме, но и в других мембранах (тонопласт, эндоплэзматический ретикулум, другие эндомембраны). Са-помпы ЭР-типа (называемые также Са-помпами ПА-типа) не чувствительны к кальмодулину и специфически подавляются циклопиазоноеой кислотой в концентрации менее 0,1 мкМ. Са-АТРазы ПА-типа обнаружены не только в эндоплазматическом '.".'" ретикулуме, но и в тонопласте и плазмалемме. На рис.
5.8 приведен воз»южный порядок укладки полипептидных цепей Са-АТРаз в мембране. В общих чертах строение Са-АТРазы типов ПВ и ПА аналогично. Они состоят из 10 трансмембранных доменов. Взаиморасположение этих доменов в мембране при их поперечном сечении указано на рис. 5.8, е. С помощью молекулярно-генетического анализа пептидных последовательностей выявлено, что домены 4, 5, 6 и 8 необходимы для передвижения ионов Саз+ через мембрану, а большая центральная петля имеет участки для связывания АТР и фосфорилирования (Асп-Р). В отличие от ПА-типа, Са-АТРаза ПВ-типа содержит аетоимгибитарный домен (1), который служит для взаимодействия с кальмодулином и регулирования, таким образом, активности фермента.
АВС-переносчнкн. В последнее времи исследователи, занимающиеся изучением процессов мембранного транспорта, выделили еще одну группу белков с очень широким диапазоном транспортных функций и назвали ее АВС-перенос «ивами (от англ. АТР-Ъшйщ сазю11е). Большинство АВС-белков являются помпами, обеспечивающими мембранный транспорт за счет энергии АТР, другие способны модулировать работу различных каналов или обладают рядом свойпгв, присущих ионным каналам. Часть из них не обладает транспортными функциями. АВС-переносчики осуществляют мембранный транспорт пептидов, сахаров, липидов, тяжелых л«еталлов, полисахаридов, алкалондов, стероидов, неорганических кислот и конъюгатов трипептида глутатиона (см. с. 138) .
Многие АВС-транспортеры относительно специфичны, однако имеются и такие, д которые способны транспортировать различные хил«ические соединения. В растениях этот тип переносчиков выивлен в тонопласте, мембранах хлоропластов и митохондрий. АВС-белки обычно содержат АТР-связывающий домен, локализованный в цито- плазме, и высокогидрофобный трансмембранный домен, формирующий специфичный «канал», по которому субстраты пересекают мембрану. Нуклеотидсвязывающий уча- 150 Са2 ма мембрана — 1 цитоплазма 1 Саз+ Рис. 8.8.
Предполагаевыл уиладна полипептидных цепей Са-полю в мембране (Бее е. а., 2000). а — Са-ЛТРаза ПЛ-тип», б — Са-ЛГРаза Пн-типа, е — взаиморасполсвне- ние мембранвыд доменов Са-ЛТРазы прн нх поперечном сечении. '::" сток содержит домены, характерные не только для всех АТР-связывающих белков, но и ':, специфическую аминокислотную последовательность, встречаюшуюся только у АВС- !у переносчиков. Именно этот домен обеспечивает сопряжение процессов гидролиза АТР и транспорта.
Одной из очень важных функций АВС-переносчиков является их участие в детоксис.; нации липофильных ксенобиотиков, например таких, как гербициды. Процесс детокси- '5 кации обычно включает три этапа.-- активацию, кон ьюгацию и компартментвлнзацию ксенобиотиков. Первый этап связан с их гидролизом 1эстеразаыи или амидазами) или окислением (например, системой цитохрома Р-450). На втором этапе ксенобиотики или их активные мегаболиты образукуг кон"ьюгаты с такими эндогенными гидрофильными веществами, как глюкоза, глутатион или малоновая кислота. На третьем этапе неактивные водорастворимые коньюгаты транспортируются АВС-переносчиками из цито- плазмы в вакуоль 5.2.3. Ионные каналы растений Впервые наличие ионных каналов предсказали в 1952 г.
английские физиологи А. Ходжкин (А. 1 . Нос151с1п) и А. Хаксли (А. Е. Нпх1еу) на основе математического анализа ионных потоков К+ и 1т1а+, возникающих в ходе проведения нервного импульса. Они предположили, что ионные токи идут только через определенные участки мембраны, так называемые ас11ре расс1сев. Позднее в этих участках действительно были обнаружены потенциалзависимые 51а- и К-каналы. А. Ходжкин, А.
Хаксли и Дж. Эклс 151 паружпый раствор <.я-„Липииньгй - яз бислой цитоплазма та рпый к Рнс. 5.9. Функциональная модель ионного канала (Берег, Магно, 1988). 152 (Д. Есс1ея) в 1963 г. получили Нобелевскую премию по биологии и медицине за раскрытие лгеханизгиа проведения нервного импульса.
Ионные каналы формируются интегральными белками, которые пронизывают мембрану таким образом, что в ней образуется гидрофильная пора 1рис. 5,9). При этоы ':-', гидрофильные аминокислоты выстилают стенки поры, а гидрофобные--контактируют с лвпндной фазой мембраны. Движение ионов через эту внутри чембранн1дв гид- ':;; ра16ильнрго пору происходит в один ряд по так называемому эстафетному механизму. В отличие от облегченной диффузии, транспорт ионов через каналы представляет со- ..''.', бой процесс, который идет без насыщения и с более высокой скоростью.
Особенностью .:: транспорта ионов через каналы является также их односторонняя проницаемость. Ионные каналы классифицирунпся по принципу управления воротным механизмом и по селективности к различным иональ Каналы способны избирательно открываться (или закрываться) при изменении мембранного гютенциале„а также при гормональных, ':!.*:, механических, осмотических и других воздействиях. В зависимости от способа взаимодействия между воротным механизмом и сенсором внешнего сигнала ионные каналы делят на две группы. Первую группу образуют такие ;.. каналы, у которых сенсор внешнего сигнала входит в состав молекулы канала непосред- '~.: онегино (рис.
5.10). Эта группа включает потенциалзависимые ионные каналы, кото!!е рые реагируют на изменение мембранного поте~щиала, а также лигандуправляемые ,' каналы, открываемые при свнзывании с рецептором специфических агоннсгов. б Рис. 5ЛО. Способы управления ионными каб валами. а — сенсор сигналов непосредственно вл»е»ит в ',:, Светав молекулы канала; б -- сенсор сигналов отЛелем от канала. » — сигнал, г — рецептор сигнала„ я - ворота канала, г — вторичные посредники, ...:;.
б- рецептор» для вторичного посредника. У каналов второй группы сенсор внешних стимулов просглронстпеенно отддеден от :,:; канала. В атом случае внешний сигнал от сенсора на канал передается через систему !'. бнутриклетоочнмх посредников. Эта группа включает рецептороуправляемые каналы , и каналы, управляемые С-белками. 4 Кинетические свойства конкретною ионного канала определяются его проницаемо,=-стью, селективносп ю и функционированием воротного механизма. Большинство ион:...: ных каналов находится в открытом состоянии лишь очень короткое время.
Переход )т).канала в открьпое состояние осуществляетсн с помощью воротного дсеханиздеа (ее':;»'1дгл), который обычно расположен в его рстье. Открывание и закрывание воротного : механизма является результатом конформационных изменений белка. При открывании '.;:: ионного канала регистрируется резкое возрастание электрического тока через мембра- ~''ву. Открывание и закрывание ионных каналов регулируется лсембранным потенциалом, ~",:.ионами Саг+, рН, фосфорилированием, жирными кислотами и С-белками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
