Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Бассэм уделял большое внимание величинам AF как показателям «регуляторных ферментов». Однако при этом он подчеркивал, что следует соблюдать осторожность при интерпретации, Действительно, реакция с большим значением AF пойдет почти до конца, если катализирующий ее фермент не подвержен той или иной регуляции. Это не означает, что реакция с относительно низким значением AF’ не существенна для путей использования углерода. В данном случае фермент, катализирующий реакцию, может и не находиться под контролем регуляции, по зато определенную роль будет играть само реакционное равновесие, закон действия масс.
В табл. 6.2 приведены значения AF' по данным Бассэма и Краузе. Необычное положение равновесия реакций, катализируемых альдолазой, объясняется наличием двух субстратов и одного продукта реакции. По мере увеличения концентрации триозофосфатов равновесие постепенно сдвигается в сторону
Таблица 6,2. Изменения спободной энергии в реакциях ВПФ-цикла [32]
Уравнение
Д F'1
(6.15) РуБФ—>-ФГК -8,4
(6.16)+ (6.17) ФГК—>-ДФГК—ъФГА -г 4,3
(6.18) ФГА—ъДГАФ —1,8
(6.19) ФГА+ДГАФ—ьФБФ -5,2
(6.20) ФБФ—кФ6Ф -3,4
(6.21) Ф6Ф+ФГА—кЭ4Ф+Ку5Ф Н-1,5
(6.22) 34Ф+ФГА—»-СБФ —5,6
(6.23) СБФ—ъС7Ф -3,4
(6.24) С7Ф+ФГА—г-Р5Ф-)-Ку5Ф 4-0,1
(6.25) Р5Ф—кРуБФ +0,5
(6.26) Ку5Ф—кРубФ +0,2
(6.27) Ру5Ф—кРуБФ —5,2
1 Д/7'— стандартное «биологическое» изменение свободной энергии (pH 7,0).
конденсации. Большая отрицательная величина AF' для РуБФ-карбоксилазы (—8,4 ккал) согласуется с ее ролью в ассимиляции углерода из атмосферы, где содержание СОг составляет всего ''-'0,03% (300 м. д.). Эта величина указывает также на то, что карбоксилаза является регуляторным ферментом. Однако, хотя влияние многих метаболитов на ее активность можно считать бесспорным, инактивация карбоксилазы в темноте не столь очевидна, как это предполагали раньше (гл. 9). Бисфос-фатазы также отличаются сравнительно большими значениями AF' (от —3 до —4 ккал), и можно с уверенностью полагать, что фруктозо-бисфосфатаза активируется светом (гл. 9). Значительно более высокая активность этого фермента в щелочной среде стромы под действием света говорит о том, что он может быть совершенно неактивным в темноте (гл. 9).
Приведенная в табл. 6.2 величина ДF' для уравнений (6.16) и (6.17) (ФГК—^ДФГК—>-ФГА) равна +4,3 ккал; она гораздо менее выгодна по сравнению с довольно широко используемой величиной —3,0 ккал (на рис. 9.6 AF' равно 1,2 ккал). Тем не менее сейчас принято считать, что AF' для реакции (6.16) ФГК—^ДФГК составляет около +4,5 ккал; в таком случае для всей реакции восстановления ФГК до ФГА необходимо от 1,2 до 4,3 ккал. Отсюда вытекает, что реакция (6.16) является самой термодинамически неблагоприятной во всем ВПФ-цикле и поэтому больше других зависит от изменений в концентрациях
ATP.ADP и ФГК (разд. 9.6). За исключением реакции Ру5Ф—>-—>-РуБФ, представленной уравнением (6.27), равновесие в которой сильно смещено в сторону образования РуБФ, все остальные реакции полностью обратимы. Даже относительно небольшие величины AF' могут быть достаточно велики,чтобы играть существенную роль, а, например, смещение равновесия между двумя триозофосфатами в сторону ДГАФ указывает, вероятно, на преобладание этого соединения среди прочих удаляемых продуктов метаболизма (гл. 8).
Источники данных: [7, 18, 19, 32].
6.13. Функционирование ВПФ-цикла
По характеру функционирования ВПФ-цикл можно подразделить на несколько этапов, Сначала происходит карбоксыли-роваиие РуБФ. На рис. 6.1 в уравнении этой реакции проставлены коэффициенты «3» перед РуБФ, С02 и Н20 для того, чтобы установить правильное количественное соотношение между всеми продуктами, возникающими на следующих стадиях цикла. Кроме того, это позволяет ясно увидеть, что на каждые три молекулы С02, вовлеченные в цикл, образуется одна молекула продукта — триозофосфата (3XQ—>-1ХС3). Затем происходит восстановление. Это единственная реакция восстановления на всем основном пути фотосинтетической ассимиляции углерода. Поэтому в ией используется весь NADPHs, который потребляется в ВПФ-цикле. Теоретически восстановление ФГК до триозофосфата может идти в одну стадию, ио в действительности общий энергетический барьер снижается за счет использования АТР в реакции, катализируемой фосфоглицераткиназой [уравнение (6.16); рис. 6.9].
После образования триозофосфатов в результате восстановления ФГК [уравнения (6,16) — (6.18)] все остальные десять реакций (так называемый углеводно-фосфатный шунт) сводятся к регенерации РуБФ, акцептора СОг, причем сумма этих реакций есть не что иное, как механизм, посредством которого пять
Л*
Фотохимии ЗРуБФ'
