Роль ионных механизмов и внутриклеточного латерального транспорта в регуляции светозависимых мембранных процессов растительной клетки
В 14:00, в четверг, 24 марта 2016 г., в ауд. 306 состоится семинар ?Биофизика клетки?. Анна Владимировна Комарова представит доклад по материалам кандидатской диссертации. кандидатской диссертации.
Аннотация
Механизмы внутриклеточной регуляции представляют одну из важных проблем биологии. Ярким примером являются обратимые переходы между однородным и неоднородным распределением фотосинтетической активности и потоков протонов в клетках зеленых растений. В данной работе на модельном объекте Chara corallina рассмотрены механизмы регуляции светозависимых мембранных процессов растительной клетки, таких как фотосинтез, неравномерное распределение активности транспортных систем плазмалеммы, формирование щелочных зон при микроперфорации клеточной стенки и более глубоких клеточных структур (плазмалеммы, тонопласта), а также дистанционные взаимодействия между хлоропластами.
В работе показано участие внутриклеточного латерального транспорта и ионных механизмов в первичных реакциях растительной клетки на механический стресс, а также рассмотрены механизмы дальней регуляции фотосинтеза и мембранного транспорта и их роль в репарации микроповреждений.
Исследование ранних событий при точечном мех. повреждении клеточной стенки (КС) и более глубоких клеточных структур (плазмалеммы, тонопласта) выявило локальное образование наружных щелочных зон (с pH до 10.0), внешне сходных с щел. зонами, возникающими в физиол. условиях при общем или локальном освещении. Показано, что основными участниками первичных реакций в ответ на механический стресс являются растяжение плазматической мембраны, активность цитоскелета, потоки Са2+ и Н+(ОН-) через плазматическую мембрану, а также движение цитоплазмы. Быстрое локальное возрастание pH при мех. стимуляции отражает протекание малоизвестного мембранного процесса, который вероятно выполняет защитную функцию и повышает прочность КС. При внешней аналогии щелочных сдвигов, вызываемых светом и точечным повреждением, механизмы, лежащие в их основе, существенно отличаются.
Установлено, что в клетках Chara corallina происходит передача фотоиндуцируемых сигналов с потоком цитоплазмы на расстояния не менее 5 мм. Это проявляется в повышении или понижении максимальной флуоресценции хлорофилла Fm?, в отдаленных участках клетки в зависимости от фоновой освещенности, а также в возрастании фактической флуоресценции Ft. С помощью метода внутриклеточной перфузии исследовано влияние ионного состава цитоплазмы на фотосинтетическую активность хлоропластов. Выявлено влияние Н+ и Са2+ на эффективный квантовый выход фотореакции ФСII.
Сделан вывод, что трансмембранные потоки и латеральный транспорт веществ с потоком цитоплазмы играют важную роль в дальней сигнализации, в образовании пространственных структур, а также в предотвращении локального накопления токсичных продуктов при длительной фотостимуляции отдельных участков фотосинтезирующей клетки.