Дыхание запасающих органов растений и его регуляция в ходе онтогенеза

• Автор: Шугаев, Александр Григорьевич
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 317 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Особенности структурной организации и окислительной

активности дыхательной цепи митохондрий растений

1.1.1. Система ферментов, участвующих в окислении НАДФН

1.1.1.1. Выделение, очистка, субъединичный состав и некоторые

свойства комплекса I митохондрий растений

1.1.1.2. Устойчивое к рогенону окисление НАДФН матрикса

1.1.1.3. Окисление цитозольного экзогенного НАДФН.

1.1.2. Сукцинатубихиноноксидоредуктаза комплекс II

1.1.3. Цитохромный путь окисления.
1.1.3.1. Комплекс III и цитохром с выполняют в митохондриях
двойную функцию
1.1.3.2. Цитохром с оксидаза комплекс IV основная, но не
единственная оксидаза в дыхательной цепи растений
1.1.4. Альтернативный резистентный путь окисления
1.1.4.1. Структурная организация альтернативной оксидазы АО.
1.1.4.2. Регуляция активности альтернативного пути окисления.
1.1.4.3. Возможная физиологическая роль АО
1.2. Регуляция транспорта электронов в дыхательной цепи
митохондрий растений в условиях i viv и i vi
1.2.1. Регуляция дыхания митохондрий со стороны аденилатов
явление дыхательного контроля
Контроль дыхания и ЦТК отношением НАДНАДН в
матриксе
Особенности регуляции окисления НАДН и малата в митохондриях растений.
Изменение содержания кофермента НАД в матриксе митохондрий растений
Инактивация СДГ оксалоацетатом физиологический контроль дыхания мтохондрий в низкоэнергизованном
состоянии.
Монополизация ЭТЦ митохондрий при совместном
окислении субстратов
Механизмы транспорта К и их роль в регуляции объема матрикса и функциональной активности митохондрий Онтогенетические изменения функциональной активности митохондрий.
Роль митохондрий в процессах старения и апоптоза клеток животных
Прорастание семян и функциональная активность митохондрий.
Возрастные изменения метаболической активности митохондрий в корнях проростков сои.
Климактерический подъем дыхания при созревании сочных плодов
Особенности углеводного и дыхательного метаболизма запасающих органов и их возможная роль в накоплении и
сохранении ассимилятов.
1.4.1. Метаболизм сахарозы в корне сахарной свеклы
1.4.2. Особенности дыхания запасающих органов и выделенных
из них митохондрий.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧ И РАБОТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава И. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава III. ВОЗРАСТНЫЕ ИМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ И АКТИВНОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ОКСИДАЗ В ДОНОРНЫХ И А КЦЕПТОРНЫХ ТКАНЯХ В УСЛОВИЯХ I VIV
3.1. Смена путей митохондриального окисления в период начального формирования запасающих органов
3.2. Сезонные изменения активности митохондриальных ок
сидаз в листьях сахарной свеклы
3.3. Изменение интенсивности дыхания ткани корнеплода сахарной свеклы в ходе его роста
3.4. Уровень аденилатов АТФ и АДФ в ткани корнеплода
сахарной свеклы
Глава IV. ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МИТОХОНДРИЙ КОРНЕПЛОДА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ХОДЕ ОНТОГЕНЕЗА.
4.1. Сравнительная характеристика окислительной и фосфо
рилирующей активности митохондрий корнеплода сахарной и дикой свеклы.
4.2. Окисление сукцината митохондриями корнеплода сахар
ной свеклы на различных этапах онтогенеза растений
4.3. Окисление малата и других НАДзависимых субстратов
митохондриями корнеплода в ходе онтогенеза
4.4. Активность ФЕПкарбоксилазы в ткани корнеплода са
харной свеклы на протяжении 1го года вегетации растений.
4.5. Уровень ротенон и СМрезистентного дыхания в митохондриях корнеплода и его изменения в ходе онтогенеза
Глава V. ПЕРЕСТРОЙКА МЕХАНИЗМА РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ МИТОХОНДРИЙ КОРНЕПЛОДА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ХОДЕ ОНТОГЕНЕЗА.
5.1. Регуляция окисления сукцината в митохондриях, выделенных из корнеплода на протяжении онтогенеза
5.2. Изменение содержания кофермента НАД в митохондриях
корнеплода сахарной свеклы в ходе онтогенеза и его влияние на окислительную активность органелл
5.3. Конкурентные отношения при совместном окислении
субстратов в митоходриях корнеплода.
5.3.1. Совместное окисление субстратов в митохондриях гипо
котиля клещевины
Глава VI. МЕХАНИЗМЫ ТРАНСПОРТА КАЛИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КОРНЕПЛОДА И ЕГО РОЛЬ В РЕГУЛЯЦИИ ОБЪЕМА МАТРИКСА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ОРГАНЕЛЛ.
6.1. Пассивное набухание митохондрий корнеплода сахарной
свеклы в растворах КС1 и его ингибирование АТФ
6.2. Влияние экзогенного калия и АТФ на генерацию мембранного потенциала в митохондриях корнеплода
6.3. Влияние транспорта калия и изменения объема матрикса
на метаболическую активность митохондрий корнеплода.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это небольшое отступление еще раз показывает важную роль пиридин нуклеотидов, их содержания и соотношения НАДФНАДФН в цитозоле и в митохондриях в регуляции процессов гликолиза и окислительного фосфорилирования см. Известно, что митохондрии животных для окисления цитозольного НАДН используют челночные механизмы, глицерофосфатный и малатаспартатный Ленинджер, , стр. НАДФН в этих органеллах не обнаружены , . С другой стороны, глицерол3фосфат дегидрогеназа, субстратсвязывающий центр которой локализован на внешней стороне внутренней мембраны митохондрий животных, не найдена в митохондриях растений , . Са2, специфичных к НАДН и НАДФН дегидрогеназ, которые контактируют с основной ЭТЦ на уровне убихинона , , , , см. Имеется несколько косвенных доказательств существования двух различных ферментов, специфичных к НАДН и НАДФН рНоптимум окисления экзогенного НАДФН обычно ниже, чем НАДН, соответственно 5,5 и 6,,0 , , , . НАДФН, но не НАДН полностью и необратимо ингибируется ДФИ . НАДН, но не НАДФН индуцируется в митохондриях корнеплода некоторых видов столовой свеклы после искусственного старения запасающей ткани . На основании этих данных постулируется , , что во внутренней мембране митохондрий растений локализованы 4 ротеноннечувствительные НАДФНдегидрогеназы Рис. В г. НАДФНдегидрогеназы из митохондрий початков ароидных и соцветий цветной капусты , , , i, , , i, , . Выделенные ферменты имели ряд общих свойств оптимум при 6,,0, высокую скорость окисления
НАДН и НАДФН, были нечувствительны к и представляли собой, содержащие флавопротеид преобладал ФАД белки, лишенные железосерных центров. Однако, ни один из выделенных препаратов не удалось идентифицировать с внешней НАДНдегидрогеназой, поэтому попытки выделения этого уникального фермента были продолжены. Методами замораживания и оттаивания митохондрий початков ароидных характеризующихся очень высокой активностью этого фермента, удалось перевести в раствор, а затем очистить с помощью две нечувствительные к ротенону НАДФНдегидрогеназы v, , . Одна из них низкомолекулярная, неспецифичная к НАДН и НАДФН, состояла из трех субъединиц , ,5 и кДа была идентифицирована как внешняя НАДФНдегидрогеназа, другая 2 специфичная к НАДН имела оптимум 5,5 и состояла из 6 субъединиц суммарной мол. Да. Позднее излюбленным объектом для попыток выделения внешней АДНдегидрогеназы стали митохондрии корнеплода некоторых видов столовой свеклы, в которых, как уже отмечалось, после искусственного старения запасающей ткани индуцировалась способность к окислению экзогенного НАДН, но не НАДФН, что несомненно должно было облегчить идентификацию выделенной НАДНдегидрогеназы . Однако, впервые выделенный и идентифицированный как внешняя НАДНдегидрогеназа митохондрий растений кДа полипептид . С помощью афинной хроматографии удалось, затем разделить эти два полипептида и подтвердить, что один из них представляет собой индуцированную НАДНдегидрогеназу . Км НАД 5 мкМ, высокую удельную НАДНубихинонрсдуктазную активность, оптимум в широком диапазоне от 5,5 до 8,0, платанетин, мерсалил и дикумарол ингибировали активность фермента соответственно на , и , , . Не смотря на отсутствие влияния и неспецифичность в отношении субстрата, выделенный из митохондрий корнеплодов свеклы и проростков кукурузы кДа полипептид был идентифицирован как внешняя НАДНдегидрогеназа митохондрий растений . Метаболическая роль внешней НАДФНдегидрогеназы или дегидрогеназ, очевидно, должна заключаться в окислении цитозольного НАДН и НАДФН. Однако, с учетом того, что ни одна из них не транспортирует протоны через мембрану и свободная энергия переноса электронов от экзогенного НАДН до убихинона расходуется в виде тепла, неясно, какую выгоду клетке дает присутствие этих дегидрогеназ i, , . Кроме того, после обнаружения очень низкою уровня НАДН в цитозоле клеток некоторых растений, в частности листьев гороха мкМ, и более высокого уровня НАДФН 0 мкМ, а также с учетом сродства ферментов к НАДН от 1. М и НАДФН мкМ, был сделан неожиданный вывод, что в фотосинтезирующих клетках, вероятно, только экзогенный НАДФН но не НАДН способен окисляться с участием внешних АДФНдегидрогеназ , , .