БИОХИМИЯ, 2012, том 77, вып. 9, с. 1155–1176
УДК 577.335.3
Энергетическая и регуляторная роль протонного потенциала в хлоропластах
Обзор
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет
Поступила в редакцию 08.04.2012
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биоэнергетика, хлоропласты, протонный потенциал, регуляция фотосинтеза.
Аннотация
Проведен анализ энергетической и регуляторной роли протонного потенциала в работе хлоропластов – энергопреобразующих органелл растительной клетки. Рассмотрены механизмы генерации трансмембранной разности электрохимических потенциалов ионов водорода (Δ μ~H+) в тилакоидных мембранах хлоропластов. Описаны различные методы измерения внутритилакоидного рН в хлоропластах. Показано, что в условиях фосфорилирования в хлоропластах происходит умеренное снижение рН внутритилакоидного пространства (pHin ≥ 6,0–6,2 при pH стромы 7,8–8,0 ), которому соответствует концентрационная составляющая Δμ~H+, равная ΔpH ≤ 1,6–2,0. Анализ энергетических характеристик и структурных свойств АТР-синтазы хлоропластов показывает, что энергии, запасаемой в форме концентрационной составляющей протонного потенциала ΔpH, оказывается достаточно для обеспечения синтеза АТР. Рассмотрены механизмы рН-зависимой регуляции электронного транспорта в хлоропластах (явление фотосинтетического контроля электронного транспорта, усиление нефотохимического тушения возбуждения молекул хлорофилла в светособирающей антенне, активация реакций цикла Кальвина–Бенсона, активация АТР-синтазы).