С.С. Медведев - Физиология растений (PDF) (1134225), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Таким образом, в процессе рGботы V-АТРазы вначале происходит превращение химической энергии АТР в :механическую энергию вращения <<ротора>>(V 1 -стержня и V о-комплекса),которая в свою очередь трансформируется в энергиюэлектрохимпческого мембранного градиента ионов н+.Транспортныепирофосфатазы. Транспорт ионов водорода внутрь вакуолиосуществляется двумя фермента1ш , один из которых использует энергию АТР (Н+АТ Раза) , а второй - пир?фосфата (Н+-РРаза, пирафосфатаза) . Оба фермента катализируют электрогенный транспорт протона из цитозоля в вакуоль, создавая на тонапласте электрический (от+ 20 до + 50 мВ ) и хиr-шческий(от 1,5 до4,5 единиц рН)градиентионов н+ .
Эта энергия используется в процессе вторичного активного транспорта ионови органических молекул . В последнем случае ионы Na+ , Са2 + , 11g2+ и сахара входят ввакуоль, а ионы н+ выходят из вакуоли по градиенту электрохимического потенциала.Модель строения пирафосфатазы приведена на рис.протонного насоса включает145.6.Можно видеть, что этот типтрансмембранных доменов и3консервативных участка, одинаковых у различных типов пирофосфатаз.
На ДОЛЮ н+ -РРазы приходится отдо110% белков тонопласта, поэтому н+ -РРаза способна создавать почти такой же (еслине больший), как и н+ -АТРаза, градиент протонов на вакуолярной :мембране.Активный транспорт ионов Са2 + в растительной клетке. Система активного транспорта ионов Са2 + (см . рис.5.2, 5.7) необходима для осуществления по крайнеймере четырех важных функций растительной клетки: во-первых, пополнения запасовкальция в клеточных компартментах для последующего его высвобождения через Саканалы в ходе проведения сигналов; во-вторых, поддержания низкой концентрацииионов Са2 + в цитоплазме для формирования пространственно-вре:менных параметров147А ТР-связываюшиен+Рис .5.5.Ротор-статорная модель строения V-АТРазы(Boekemaе.
а. ,1997).Р-Р-связывающий сайт(253-263)-DVGADLVGKVE-ЦитоплазмаCS1CS2сsзВакуольРис.5.6.Модель строения пирафосфатазы(Maeshima, 2001}.1- 14- четырнадцать трансмембранных гидрофобных доменов; a- m- гидрофильныеучастки ; CSI , CS2, СSЗ - консервативные сегменты, находящнеся в цнтоnлазмеj С- 630 - остаток цистеина 1 связывающий N-этилмалеимнд.148{Са2+\Плазмалемма~VD-Са-каналVD-Са-каналrВакуоль~SV-Са-каналIP3 -R-IIB)АТРазаСа-АТРаза(типIIB)Са2+~ICa-кat~aл сСа-А ТРаза(пшrс~~~~~-~BCCI-Са-каналJ.Са-АТРаза(тип ПА)..1Л ~\'\А Са-А ТРазаIРз -Са-кан~ID Са2+ Т I;>(mп IIB)ЭР~~~~~Рис .5.
7. Транспорт ионов Са2 + в растительной клетке (Sze е. а., 2000}.Са-АТРазы: тиnIIB -nлазмалеммный тнn Са-АТРаз , чувствительный ккальмодулину; тиn IIA- Са- АТРаза, не чувствительная к кальмодулину, аrносящаяся к тиnу Са- АТРаз эндоплазматического ретикулума.Са-каналы: VD - nотенцналзависимые; SV - медленно активируемый вакуолярныЙi IPз- R- рецептороуправляемые , активируемые инозитол- 1 ,4 , 5трисфосфатом; сАDРR- R - рецеnтороуnравляемый , активируемый циклической АDР-рибозой ; BCCI - nотенциалзависимый Са-канал эндоnлазматического ретикулумаBrionica dioica .Са-сигнала; в-третьих , снабжения кальцием биохи11шческих процессов в органеллахклетки; в-четвертых, обеспечения ионами Са2+ межмембранных взаимодействий , например таких, как транспорт везикул, их слияние и секреция.Активный транспорт ионов Са2 + обеспечивается н+ j Са2 +-обменниками и Са-помпами (см .
рис .5.7).Для каждого из этих двух типов транспорта в качестве источникаэнергии используется АТР, однако работа н+ j Ca2 + -антипортера зависит также от мембранного градиента рН.Са2 + ;н+ -обмен:ни-к;и обладают относительно низким сродством к ионам Са2 + (Км= 10- 15:мк:М) и большой :мощностью.
Они обычно активируются при резком возрастании содержания кальция в цитоплазме. Са-помпы обладают более высоким сродством к кальцию (Км = 0,1- 2,0 :мкМ) и меньшей :мощностью по сравнению с Са2+ ;н+обменниками.Активность Са2+ ;н+- антипортера наиболее высока на вакуолярной :мембране, хотя он обнаружен также и в плаз:мале:м:ме. Стехио:метрия сопряженного н+ j Ca2+транспорта на тонапласте составляет3:1.Протонный градиент на вакуолярной :ме:м-149б ране формируется в результате работы н+ -АТРазы или н+ -пирофосфатазы . Сопряженный Са 2 + ;н+ -транспорт может быть легко выявлен из-за его чувствительности кспецифическому ингибитору V-АТРаз бафиломицину или протонофорам, снимающимградиент протонов на мембране, и нечувствительности к ванадату - ингибитору транспортных АТРаз Р-типа.Калъv,иевЪtе помпъt относятся к суперсемейству АТРаз Р-типа, поскольку в ходеферментативного мембранного переноса ионов Са2 + образуют фосфорилированный интермедиат (Е"-'Р), подавляются ортаванадатом и для транспорта ионов используютнепосредственно энергию АТР.
В качестве эффективного ингибитора Са-АТРаз частоприменяется также эритрозин Б в концентрации0,5мкJ\ti .Основываясь на анализе аминокислотных последовательностей, кальциевые помпырастительных клеток (по аналогии с животными) делят на две большие группы : Сапомпы плазмалеммнаго типа (ПJ\ti-тип) и Са-помпы эндоплазматического ретикулума(ЭР-тип) .
Эти Са-АТРазы различаются по чувствительности к Кальмодулину и циклопиазоновой кислоте.Основным свойством Са-помп плазмалеммнога типа (их называют также Са-помпами ПВ-типа) является активация Са-зависимым белком r;;алъмодулином. В отличиеот животных, Са-помпы плазмалеммнаго (ПВ) типа у растений найдены не только вплазмалемме, но и в других мембранах (тонопласт, эндоплазматический ретикулум,другие эндомембраны) .Са-помпЪt ЭР-типа (называемые также Са-помпами ПА-типа) не чувствительны ккальмодулину и специфически подавляются v,иr;;лопиазоновоu r;;ислотоu в концентрации менее0,1мкJ\1:.
Са-АТРазы ПА-типа обнаружены не только в эндоплазматическомретикулуме, но и в тонапласте и плазмалемме .На рис.5.8 приведен возможный порядок укладки полипептидных цепей Са-АТРаз вмембране . В общих чертах строение Са-АТРазы типов ПВ и ПА аналогично . Они состоят из10 трансмембранных доменов.Взаиморасположение этих доменов в мембране приих поперечном сечении указано на рис.5.8,в. С помощью молекулярио-генетическогоанализа пептидных последовательностей выявлено, что домены4, 5, 6и8необходимыдля передвижения ионов Са2 + через мембрану, а большая центральная петля имеетучастки для связывания АТР и фосфорилирования (Асп-Р). В отличие от ПА-типа,Са-АТРаза ПВ-типа содержит автоингибиторнъt'Й домен(i),который служит для взаиllюдействия с кальмодулинам и регулирования, таким образом, активности фермента.АВС-переносчики. В последнее время исследователи , занимающиеся изучениемпроцессов мембранного транспорта, выделили еще одну группу белков с очень широким диапазоном транспортных функций и назвали ее АВС-перенос"lи-к:ами (от англ.ATP-Ьindingcassette).Большинство АВС-белков являются помпами, обеспечивающи-1\!И мембранный транспорт за счет энергии АТР, другие способны модулировать работуразличных каналов или обладают рядом свойств, присущих ионным каналам.
Частьиз них не обладает транспортными функциями. АВС-переносчики осуществляют мембранный транспорт пептидов, сахаров, липидов , тяжелых металлов, полисахаридов, алкалоидов, стероидов, неорганических кислот и конъюгатов трипептида глутатиона (см .с.138) . Многие ЛЕС-транспортеры относительно специфичны, однако имеются и такие,которые способны транспортировать различные химические соединения .
В растенияхэтот тип переносчиков выявлен в тонопласте, мембранах хлоропластов и митохондрий .АВС-белки обычно содержат АТР-связывающий домен, локализованный в цитоплазме , и высокогидрофобный трансмембранный домен, формирующий специфичный«канал>>, по которому субстраты пересекают мембрану. Нуклеотидсвязывающий уча-150вбtмембрана- -----1цитоплазма1Са 2 +Рис_5_8. Предполагаемая(Sze е . а., 2000) .укладка полипеnтидных цепей Са- помп вмембранеа - Са-АТРаза ПА -типа , б - Са- АТРаза 118-типа ; в - взаиморасположение мембранных доменов Са-АТРазы при их поперечном сечении.сток содержит ДОI\Iены, характерные не только для всех АТР-связывающих белков , но испецифическую аминокислотную последовательность , встречающуюся только у АВСпереносчиков - Именно этот домен обеспечивает сопряжение процессов гидролиза АТРи транспорта _Одной из очень важных функций АВ С- переносчиков является их участие в детоксикации липофильных ксенобиотиков, например таких, как гербициды .
Процесс детоксикэ.ции обычно включает три этапа - активацию, конъюгацию и компартментализациюксенобиотиков. Первый этап связан с их гидролизом (эстеразами или амидазами) илиокислением (наприыер , системой цитохрома Р-450)- На втором этапе ксенобиотики илиих активные метаболиты образуют конъюгаты с такими эндогенными гидрофильнымивеществами , как глюкоза , глутатион или малоновая кислота. На третьем этапе неактивные водаростворимые конъюгаты транспортируются АВС-переносчиками из цитоплазмы в вакуоль.5.2.3.Ионные каналы растенийВпервые наличие ионных каналов предсказали вА . Ходжкин (А .L.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
