Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ТРАНСПОРТ И ПРЕВРАЩЕНИЕ САХАРОВ В ПРОРОДЯЩИХ ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "ТРАНСПОРТ И ПРЕВРАЩЕНИЕ САХАРОВ В ПРОРОДЯЩИХ ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ"

Академия наук СССР Орпеца Трудового Красного Знамени Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева

М-9МШ

На правах рукописи

СОКОЛОВА Светлана Васильевна

ТРАНСПрР? И ПрЕВРАЦ1БНИв САХАРОВ В ПРОРОДЯЦ1ИХ /ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ

/03.QQ.13 - Физиология растений/-

Авт°РеФРат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Мое к ва 1874

сЛЛ£ги? pauent-JSnpWn

)

Транспорт органических веществ D специализированных прово-. дгсап: клотках флоэмы являотся тем процессом, благодаря которое у растопий осуществляется взаимосвязей координация деятельности отдельных пространственно разобщенных органов. К числу ого характерных особенностей принадлежит использование в качество транспортных форм ограниченного числа иередугаруюстх соединений и прежде всего, сахарозы', а также чрезвычайно высокая скорость переноса /50-150 cM«4ac~V. Последнее.обстоятельство ухе-давно заставляло исследователей предполагать фуикцзонировангв в клетках проводящих TKaneit различного рода активных механизмов, специфическим образом ускоряющих процесс передвижения /Сабинйн,1940Л "

В течение долгого времени транспорт органических веществ во флояме рассматривался исключительно как перенос их внутри ситовидных трубок / ШпоЬ, 1930 ; Fenaon» 1957 ; • Gpanner, I958 t Canny, 1960,1962 ; Thaine, 1962,1964/. Между,тем накопление фактического материала и оообенно результатовланатомических в плектрониоюкроскопичоских наблвдоний все чазэ приводило исследователей к представления о кооперативном характоро транспортного процесса Дурсанов, 1963,1966/,

В настоящее время иолучей ряд вкспериментадышх данянх»сви- " дето лье твувзях о тем, что передвижение веелств п ситовидных трубках в продольном направлении сопровождается частичный обратимым выходом их в окружапцяо клетки флооын /Biddulph, Cory, I957* ' 1965 { Feel, Weather-ley, 1962,1963 ; Feel, 1964,1968 } Fischer, 1970 и др./. В ряде работ высказывается предположение, что именно , последний процесс» возможно, и играет роль одной из движущих сил ФЖЮЙНЮГО транспорта / Die, Van, 1968 J Ttamtea et el», I973/.-

Лднлае олоктронномикроскопических наблюдений /Kollaaim, I960 J Zlegler ,. I960 | Duloy atal.,I96l; Eomt, Chesale, 1965/

позволяет полагать, что транспорт внутри ситовидныхтрубок скорее всего не связан о преодолением пдтоплазматйческих мембран. В то же время передвижение подвижных соединений между отдельными клет-. коки пучка в латеральном направлении несомненно включает в себя" форсирование мембранных структур.-

В пасторов гремя благодаря работам, • гкааиившшм па кпкро- ". организмах, и лотках ЕЗВОГНЫХ-тканей, широко распространено • представление о там, что перенос, углеводов через клеточные маМа-«". раны осуществляется спецпализирорашщщтранспортнимя системами.. / CirlUoj 1961; Stela, 1967 I Герзшновач,1968 ЛЕопепад,, 1969 ; . wirbrandt, 1959 } Антонов, 1970 ; Никольский Дрогли, 1973/. К ааало-",.'_..-' гичналу выводу приходят также последователи, изучаосиа погдоЛе- '•.'. пив Сахаров растительными клеткашг / Bieleaki, -. 1962 ; 'Grant . • Beevoro, 1964 ,• Victory, lieroer,::;- 1564,1967 ; Холодова, 197I7V Ha " возькшюстьсуществования подобных систем в глотках флоомы.указы-вала ранее обнаруженная способность изолированных проводящих" тка-пей растений-к поглоздпнв п аккумуляции сахарозы из растворов /Туркпна", 1959,1951; Cenny, Maxiua, I960/.

В связи о ртим основной задачей настоящей работы явилось изучение закономерностей транспорта различных Сахаров через мембраны проводядих тканей и сопутствующих птому процессу превращении екзогепных углеводов, Ми полагали, что проведение подобного исследования мохат гелать такхв самостоятельное значение для про- • бломы клеточной прошщаемости. .

'-..-'•'. 'МАТЕРИАЛ И МШДПЮСЯЕГОВАГСИ

Объектом исследования являлись проводящие пучки, извлекаемые из листовых червяков сахарной свеклы /сорт Верхплчская 031/. В работе использовали'растения в возраста 2,5-3,5 косяцев.

Изучение поглощения Сахаров проводили да отрезках проводя-щах пучков /I см длиной/, предварительно отмытых в течение 30 гал .пут в проточной" водопроводной воде /для удаления сахароп из по-. вревдешшх кяотск п свободного пространства ткани/. Соотношение объем внешнего раствора "и веса, проводящих пучков в длительных опатзх составляло 50:1, в опытах с г-часосихн экспозициям - 10: li что обеспечивало относительное постоянство концентрации вноичего ' раствора в течение всего времена эксперимента /изменение концентрации пе превышало 10#/. •

В работе использовали растворы равноморномечешшх -^Саха-розы П ' ГТЗ-ЗруктОЗ!! AfapKU Cbeaepol / и "С-ГЛХКОЗЦ /0Т8-

v

чоствепного производства/ радиоактивностьп 0,2 мкккрп/мл.

• По окончании ошта пучки в течение 30 кинут отмивял:гВ вода и сЕлксирогалп КИШII III1М Р6#-шг.Г этаноле:.?. Количество погло--ен-_ ного сахара рассчитывали па основании сугг-м радиоактивности эта- вольного экстракта и остатка ткани посла окзтгакшт я удельной радиоактивности внешнего раствора. > .

Пря изучвнли влашшя ипгпб;1торов-на'скорость поглолашт ~ сахарозы прсводяцпе пучки перед опитом в точение 50 минут вцдер— кивала в растворе 2,4-£ПЗ /1«Ю~* Г.!; рН 5,0/и флорпдзипа- " /Г'ДРЛЛ ; рН 5,G/. Затем к проСам добавляла лС-сахарозу до коночной концентрации 5 tili и после 2-часовоГ( экспозиции обычшм образам определяли количоство~поглсщенного сахара..

Содержание сахарозы и фруктозы в прозодячих пучках определяли колориметрически по пнтепзпвносги пветпоЛ реакции с резорцином в сильно кислой среде / Cardial ot al., IS55/ ; глпеозы -онзиматическим методом с глкхозооксидазол /Горзлг и'др., 1970Л Туркипа,Соколош|1Э7Г/. В ряда случаев количественное опредоле- • пио Сахаров проводили с помозьп антронового реактива посла предварительного разделения их методом хроматографии да бумаге /Пав-лпнова,Г962/. Раздзлепио фракция аминокислот, 'органических кислот и свободных сахароз осуществлялось-с использованием ионоо*-. манных слоя Дауокс-БО./Н4"/ Ц Дауэкс-3 /СОд2/. ,

-, Оос&орше офлра сахароз вцдедяля по схеме УмбреЗта Дмб-рвйт и др.» 1951/ и определяли количественно пссло разделения катодом бумажной хроматографии /Ссболев,ВУспребепцова,1959/.

Измерение степени использования.экзогоппше Сахаров в ддха-ппи проводяслх пучков проводили в приборе Зарбурга при 25°С*

"Активность енвертазн определялась в гомогенато проводящих-тканей,- отмыгак 2-20 часов в воде'Луркина,Соколова, 1968/. В tio-следнем случае для продотвращения'развлтпл кжроТлоры в сосуда о водой добавляли " d.-троо-хлорлмфонякол /левомицетип/ докопеч-пой концентрации 3«10~4 И /Bacon *et al., 1965/. Об активности фермента судили по количеству расцепленная сахарозы. - - - "

Для изучонпя локализации гокоокипази в клетках проводдапх пучков проводилось $ракциошгровапЕЗ гштогената ткани путем диф-

£ерввлиальпого центрифугирования^ В работо анализировали следующие три $ракг5ш: гатсжондриалъкая /осавдаомаяпри 20000с /,мик-росомальпая./105000 с?/ и растворюл ;Лвдосадочнаяжидкость после цеитри|:угироааш1япра. 105000 в;/; -л опре'дадвыэд кпиати- -ческах констант лгатохондрпальной гексокянази Лврыепт> псроводйли . в растворимое -состояниеЛобработкой мнтшсбндркальной£ракцки 1%~ ты раствором• тритоа X-I00 при pB^J/^w^ViiBasford, 1967/.\-Активность гвкоокиназы"6пЛрвдвЛи'спектроЛотйл8трйчвски'при 040 ям до 'образованию НАДФЛ;в.рвакщш,1оопглжв1Шоа"о:глшозоч;-Лос-

- '$атдегидрого|шзой".кди колориметрически: о*антроном'по ксчезнове- ~

шш сахарганз.ижубадаонноЯсрвдыЛ'В'последнем случаёЛв пробах „' предварптелБнб осаждали белок и <?ос£орпивЪ1иры сахарсзЛпутом ""добавления в инкубационную среду ZnSOq. п Ва/ОЦЛ, до рН 8,2. -

, Содержание белка определяли колориметрически о реактивам, Фалина по методу Лоури /lowry ot "al,," J95I/., ' /

' ТРАНСПОРТ II ПРЕЗРАЛПШ ŒXARBU В КПЕЖЖ , V % '-' . л \ ; ' ПР030ХЯЛК ЮТКСВ

" Литературные данные по вопросу о транопорто сахарозы через биологические мембраны сравнительно налочислешш и не,одно-аначны, Установлено, что клетки ряда кивотиых тканей /например,» мышц/ практическинепроницаемылдля[данного* соединения;/Виногра- •'

- дова,1967,1968;Итонский,Трошип|1973/, В опитёлии кизечника , сахароза способна/проникать во"внутриадеточтй-объем",!: однако еа -перенос сопровоздавтся'расщвшгением.т'глюкозу-в фруктозу /Зе- _' " ивааа, 1967 } УгалевЛ19в7,1070/.}В;0ТН0шешш раститель1шх тканей сейчас показаноГ;. что Лмногие* из, них, способный поглотать "сахарозу из внеиних pacTBOpOBV^taan, i Haagid.'iJ I954 f: Porter,': May, 1955}

Penneix, v»fifottieTfei9SB ; Турки/иЛхэбгЛВАвавзиЛдэбг и др./.

В то ае* время не. существует\единого "мнения по вопросу,6 способно-" ста ее транспортироватьсячерез мембрану в." нврасиеплениом состоя--нии. Исследования на адпасавкей паренхима .сахарного i тростника и некоторый других, объектах продемонстрировали;;Что проникновение сахарозы связана *с'Гидролизом ее внеклеточной'йнвертазой /Рог- . . JBer,Gtreetr9i9 J-СасЬег ot al.,' l963;bowlc,'- Г965»Бровченко! "

л

*

1967,1970/. В то же время имевтся ранние, указывающие на способность сахарозы транспортироваться через клеточные мзмбраны в не-раезеплепном состоянии / Vickery, Коговг, 1964 | 0»ring, 1965a, б; Socbe?, IS66 { ПОНТОВИЧ. 1967 J Kriedeaaim, Вевувгз, 1967/. ' Пака показано, что изолированные проводящие пучки-сахар-ной свеклы способны к длительному. поглощению сахарозы 'из раство-. ров. Это свидетельствует о проницаемости клеточных мембран проводящей ткани для данного сахара.

До 85% поглощенной клетками лС-сахарозы обнаруживается внутри ткани в неизмененной форме. Этот факт уже дает основапие ,. предполагать, что проникновение дкеахарпда происходит без расцепления его на глякозу и фруктозу. Однако рядом авторов / Оа- ..

oher et al., 1963/ высказывается предположение, что сахарозаЛ обнаруживаемая в ткани после опыта, возникает в ней вторично /а результате росиптеза пз проникших в клетки моносахаридов/. В связи, с этим особенно существенно, что экстрагируемая из ткани с а-, хароза, подобно сахароза внешнего раствора, является равнемерно-меченнои/отнолопие 14С-глкзкоэа/ЛЛС-Лруктоза в молекуле равно , единице /табл.Г/. •

- , Таблица I.'

Поглощение *4С-сахарозы из 10 мМ раствора it распределение радиоактивности в сахарозе, экстрагируемой из ткани

п- _ ;Поглоти- ,-Радиоактивность в гл*>- ГТУГ,„Ч-„„„.„

Состав лось.саха-позно;!/1/ и фруктоз- 'Отношение

впеаиего |розц, «поа /II/ половинах са- 14С-г.тиког»г

раствора s МХМОЛЬ/Е }харозы, имл/мпп. }14„*„,„,., "

1 _ сырого во-{--! —,—_ртЗ-сруктоза

С-сахароза + * . т^ і п

+ гашит.ГО кіМ a« ^^ '' 1084 } 1004 Г,00

14С-сахаооза +

+ глюкоза, 10 мМ 1Г,2 Ш2 1029 ' 1,06

Распределении метки в сахароза не меняется и в то-л случае, если ОПУ •'"•чткает внутрь- клетек. совместно с_норадиоактиЕ-пой глюкозой. 1/еэд тс. і,-если бы транспорт сахарозы бил связан о гидролизом ее ка ш.и йлеига :' последуншм реоинтезом внутри -клетки, то обяаруяиилегля а ткани 14С-сахароза должка-бить несимметричной в изотопном,отьсиашш /за счет участия " росинтезе нерадиоакткзной екзогенной глюкозы/. Крстй того, как оло уста-.: ,-нозле но; проводят* "пучков отсутствует прямая сап/от-юсть 1.Т>К-л . ду активностью шшертазы в гомогената ткани и скоростью поглс ю-пия сахарозы из-раствора. Так, свежеизодировашше проводлтЕе -; пучки по '«сравнению. с другими тканями 'обладлот в 5-10 раз Олег : .'„ии'зкой.активностью"-шшертазы, что является следствием репресд:г- . в них синтеза ферментного белка /Турісіпа, Соколова, 1903/. Продев -..-.;• жителъное /ці ".течение 20 часов/ прег.Лзапне пучков в воде прпва-- ' дпт~кл.сяльншу?Б03расташго_в 1шх активности шшертазы, "но кз " . -влияет на скор'ость поглощения экзогенной сахарозы.

. .-"Все.эти факты,-.на наш взгляд, достаточно убедительно го; . ворят о том, что.транспорт сахарозы через клеточные мембран-.* ;. проводящих т::аней происходит без paciciriQinw ее иг. гсксол..*. :

• '.".• лПропггмсьвыв сахарозы сопровождается использованием • в реакщеях внут|;;:г'леточного" метаболизма. Такое нспользо1,;/;:к ; -.-V достоянной скоростью"происходит в точецгв всего врй\:е.-1п олнтч, ;тогда как- скорость поглоония сахарозы кз раствора На прот.-лЛ'п:;--этого же периода существенна меняется. Основной путь првгра-, "!лЛ экзогенной.сахорпсы л клетках.проводяад пучков связан спогрлб-лением ее-вдтапшЛи на образойа-шв полимеров /табл.2/. <4:.іі:о_ -• .размер ТСУГ о потребления по превышает 15.8 от общего количгстго 'пропиксаЗ внутрь клеток .сахарозы.'Степень рлг-хсдоЕашш экзогенной сахарсзы в .метаболизме-мозкйт быть сокращена пр:? ..збавлеЛт;* в- средутлккозы. Последняя; Не влияя на-скорость поглецениг '• •.-харозы, умвм-паст использование -ео в синтеза полимеров ил" АС%.,--\-в дыхании клеток -даже на 10%. Анализ 'показывает, что в чр*:о~-ствяигллкоз'* резко/ш. 50-70,£/ сокраеается включение Л'с-сахлго-•Л во фракции (Жсісртпе ОШРОВ, органических кислот и аю-ногус-лот. Снижение радиоактивности во фракции «Іосівртсс о£иров сахГ-

ров свидетельствует о том, что ингибирование глюкозой превращения "сахарозы происходит уже на очень ранне."! стадии, соответствующей, очевидно, расцеплению на гексозы,' Возможна,' в данном случае мы встрочаемся с проявлением таг: называемого "глюкозного oAiJoicTa", хорошо изученного для дрожжей и бактериальных клеток /Mono, 1947 ; 1, !згасаннпк,1961/. 0я~ заключается,в способности глюкозы подавлять использование'других веществ путем ингибиро-' вания первых ферментов их катаболизма»

- - ' Таблица 2.

Использование сахарозы в метаболизме проводяаих тканей

гог-nn внРШЙо

раствора

Тпоглотилось t сахарозы, ■мкмоль/г сы-

0 E g c a t

| . 2 часа

Вклкне1шо * С-сахарозы в различные соединения /% от обсей радиоактивности/

сахароза! {полимеры [; С02

4С-сахароза,

10 Ш + каннат, ГО Ш

А"С-сахапоза*

10 М + глюкоза,

10 иМ

%ппгибиро-• вания- .

14,4

-14,2

85,0

6,1

2.5

8В,0! ' 3*65 ". 0»В' - .3 7 * -60 '.

Приведенные'даяиыв свидетельствуют о тем, что расцепление сахарозы, хотя и не является необходимом условием проникновения ое в клетки проводящих пучков, там пэ менее в ограниченном размере сопутствуезГлоглоетцЕю. По-видимому». оно'обусловлено необходимостью использования частя экзогенного .углевода на ростовые, онерготичоскиз п другие потребности клеток, в связи с чем может быть сокращено путем добавления в сроду другого! более подходящего субстрата./глюкоза/» Размер подобного расходования, несома ненно, должен быть вальсе в молодых растущих, тканях, что, возмоа-

~ио, и является в ряда случаев причлнсй расцепления значительней .части проникающей внутрь клеток сахарозы. , ~ - '."."'' .. ч Несоответствие размера использования л общего количества проникшей внутрь клеток сахарозы дает основание полагать, что( поглощение ее'обусловлено деятельность» специализированного транспортного механизма, локализованного в клеточных мембранах. Такое предположишь подтверждается результата*! исслодова!шя кинетики процесса проникновения. - *.-,•.

' Выше указывалось, что скорость поглощения сахарозы меняется а течение эксперимента /рисД/, Она "максимальна в первый чао .опыта,:затем резко снижается,_ однако впоследствии на протяжении

_ 100 ыМ /-:'/Р 50 ыМ

25 мМ

-У 10 мМ

5 ыМ

N

' - ' " Л* . Т #1 -1 Л ґ- Ґ-

1 ш

4 6 6 ' Вреия ,.чаоы

Рпо»Г. Поглощение С-сахарозы в зависимости --. от концентрация ее во внешнем раствора *и времени инкубации, , \ - .

по меньшей мере 4-х чаоов поддерживается на одном и том же уров-О Не. Такой характер временной завиишооти поглощения позволяет-'-' вам, подобно другим авторам /Холодова,1971/, предположить,-что по-

ступлониа сахарозы в клетки проводящих пучков осуществляется за счет двух независимых процессов. Один из них завершается в течение первого часа инкубации,.тогда как второй длительное время-.' идет' о постоянно!! скоростью. Именно последний процесс приводит «к тому, что содертлшо сахарозы в ткани после, опыта возрастает на 3 0-60$. , _,

Скорость длительно протекающего процесса непропорциональна концентрации сахарозы в среде /ркс.2,А/« Анализ показывает, что зависимость описывается уравнением .'.йхаэлиса-Меитен. Графи-

50: ш -ков

Рис.2 . Лзменепиа скорости длительно протекающего процесса в зависимости от концентрации-сахарозы в среде.

А - в координатахД„ п в . Б - в координатах W п #

ческим методам Лайнуивера и Берка /рис.2,Б/о1!редвлены"кипетиче-ские константы данного Процесса - Ка и У-ах- . Они равняются 2 0 мМ и 14 мкмолям/г«2 часа.

*" Скорость поглсщзнля сахарози уменьшатся в 2 раза при добавления в раствор флоридзпиа, который является специфическим • ингибитором систем мембранного транспорта в ялвотных тканях /Виноградова и ст., IS68/. Яти даяше дзля основание предполагать участие в процесса проникновения сахарозы в клетки проводящих пучков слецзалязпрсзанноЗ систехш мембранного транспорта..

Д:я установления характера система существенное значение имеет тот £акт, что дрозоддапе скани обладают довольно высоким уровнем эндогенной сахарозы /SO-SO itfil/. -Поотопу поглощение дан-нога сахара из 1-50 мМ растворов, очевидно, происходит "против концентрационного градиента, что может указывать на активный характер' транспортного механизма. При отсм коэффициент распределения, т.е. отношение концентрации сахарозы внутри ткани /а / к концентрации ее во введшем растворо /С0/, уяо в начале окспер'л-манта dojitaa едднацц и возрастает посла пребывания ткана в раствора сахарозы. Так, посла 20-часовсл инкубации проводящих пучков

• в 15 мМ растворе сахарозы коэффициент распределения увеличивается с 4,3 да 23.

Перзноо против концентрационного градиента удается продё-• ыонстрарсвать и в тем случае, если в расчет принимается только радиоактизная сахароза, доступивгдя в ткань за время опыта. Так", коолГлциент распределения 14Ci'/I4C0, больвиа одиницы, достига-,• ется за 4 часа в опытах по поглощению иа 0,5-30мУ растворов. О увеличением продолжительности инкубации поступление из"более кон-саитрир сван пых растворов также начинает происходить против кон-.дентрацаонного градиента и потому может рассматриваться как активная процесс

Ка активные; характер транспортного механизма указывает - "

• такжз чувствительность ого к воздействию нивках температур и иц-габарсвагие яоглсэдпяя псд влиянием 2.4-Д13. В обоих случаях скорость транспорта сахарозы снижается более чем в 2"раза.

Призеденпыо £акты позволяв? полагать, что в клетках сосу-дясто-волокнистцх пучкеэ сахарпса свеклы fyuKiaonapyer специализированная по отношению к сахароза системаjiKTimiioro трансаорта . ссусествлятаая перенес этого соеаинония через мембраны к аккуму-1

лттаю его внутри клеток, Специфичность атой сиотемы по отноианив -К сахароза вытекает из того, что поглощение'данного сахара пэ тормозится в присутствия в сроде* даже "досяттфатяых количеств моносахаридов и, в своп очородь, на влияет,ия поглозенйо последних. • , -Н - „ ,. ,; - . ,

Исходя иа даннцс о содержании сахарозы в различных ком-партмонтах растительной ткапв —"свободном пространстве, метаболическом пространство /цитоплазма/ а запасном пространстве /вакуоля/ Долодова,197Г/,'можно думать, "что транспорт сахарозы 1 против концентрационного градпопта заведомо должен-иметь МеоМ ' при постуалошш во в вакуоль. В проводящих тканях наличием вакуолей характеризуются только паренхимные" клеткил.в связи о .чем можно предполагать-, что система активного мембранного транспорта сахароза присущ именно отим пломонтам флоомы. Подобный ка--механизм функционирует» возможно, и в" плазкааемма сятовядных трубок, в которых происходит основпоо концентрирование-транспор-тируемой на далекое расстояние сахарозы» ,'; "

Впроводсцпх тканях система мембранпого транспорта саха-. розы осуществляет перанос ее в аорас-аплаппом состоянии. Возмож— но, наличие такой ей стела! следует рассматрявать как специфику ра-стптолышх организмов, у которых.сахароза.является первым свободным сахаром, возпикашим в листе во время фотосинтеза, основной транспортной, а иногда и запасной формой- органических вояоетв.

ТРАНСПОРТ И ПРЕВРАЩЕНИЯ МЛЮСАХАШЩВ В КЯЕПШС ПРгаоЖЗК-.ТКАНШ/ . '

Транспорт моносахаридов через глоточные мембрапы наиболее детально изучен ш примере дрожжей, бактерий и больсого числа животных тканой* Анализ полученных данных свидетельствует 6 том, что в подавляющем боуа.тивствв случаев 1ш происходит с участием специализированных транспортных систем /Ь« Реуге, 1954; Біеіа, ГЭ67 ; wllbгandt, 1969 ; Пгкольскяй,Трозяц,1973/ и часто сопровождайте фосфорилпровагшем гвксоа -Aundie at а1., 1966,19701 Еовеявп, 1969 ; КаЪаск, 1960,1970 } ОІеТепІпок, 1963,1969,1970 1972/. В то же время в ряде работ установлена возможность диффу-

, виошшго проникновения 'сахаров в клетку /Horak, Kotyk, i960; Bcbulta, Yu-Tu," 1970 ; Wood, Uorcwi, 1369 { Easoa, 1971/.

- * "'В растительных тканях мембранный транспорт моносахаридов изучав значительно слабое, Результати "кмегадася немногочисленных исследований позволяют продположгть.-что пэглогулше этих веществ' растительной клеткой тагао осуществляется.за счет деятельности V сввгаалиэировашшх систем мембранного переноса / Bielaski, "1962 ; Great, Beavers, • 1964 ; Eaohar, Kelnbold, I960 ; Goring, Ger- -leoh, I960?. Однако неясен характер субстратной специфичности^ • подобних скотом,' поскольку сууествуксиа данные о взаимоотношениях моносахаридов при проникновении противоречивы /Bielasici, -1962 j "' Grant,' Beavers, 1964 ; Gacber, IS66/. ЛКрсме того, в отношении утализируекшс Сахаров /к которым относятся глюкоза и " фруктоза/ отсутствуют строгие доказательства того, что нзолюдаа-

мые в, экспериментах по поглощении закономерности характеризуют ' транспорт отих веЛеотвЛ через мембрану," а "не лспользованпвЗкх в о, • внутриклеточном' метаболизме.. Практически на, исследован такке

вопрос,о возмэглости участия фос?орилироааш1Я в \*.еханизма транс--мембранного<переноса гаксоз, ,' , —' • - .' \Л "

. ,' Нами установлена, что проводящие пучки сахарной свеклы из сравнительно разбавленных внесших растворов несколько интенсив- - . нее поглощают глюкозу,-чем фруктозу, При концентрации Сахаров ' \' ТО мМ скорости'обоих процессов уравниваются, а'из более концепт- -рироваиных растворов .фруктоза проникает в клетки в 2-3 раза бы-* --стрве глюкозыЛ Независимо,от концентрации Сахаров в среде; скорость поглощения их постоянна в течение по меньшей мере 6 часов "" эксперимента •'/*• ' * - •' ;" - '

Интенсивность поглощения находится а зависимости от <?изио-логического состояния ткани. Так, скорость поглощештя глюкозы усиливается почти в 2 раза в пучках,-подвернутых длительному. /24 часа/ отмывании в воде, Вца болыае увеличивается в этих условиях скорость поступления фруктозы - в 6,5 раза. Возрастание ~ ' скорости поглощеншЛокзогенных моносахаридов на сачзано с иэме-' данаем уровня пндогешшх гаксоз, поскольку содвржапиа глюкозы и фруктоза в проводящих пучках посла 24 часов пребывания 'их в воде

v

*

1 5 , , I

-остается на прожпсм уровне ; в то же врали количество сахарозы снижается почти вдвое. \

Поглощение моносахаридов клетками проводяипс пучков» в отличие от сахарозы,' сопровождается интенсивным превращением их в другие соединения /табл.3/. Среди последних основное значаниа

4 - Таблица 3.

' , . " Включение *4С-моносахаридов в отдельные группы соединений проводящих тканой /% от общей радиоактивности/

Сахар во 1ИолимаЛГГсахаро-впоспем раст-} * за

БООС_I

14£ -глюкоза, 10 мМ

14.

С-

руктоза, 10 \М

33,0

52,2

57,3

|Глюко-

за

"3,4

1,9

]врукто-1Ьрганя-

|па {ческаа кислоты.

-2,49

2,64

Амиао-кислоты

6,2в 2,ВЗ

2,95 2,Г4

*

принадлежат сахарсзз.В брльгалстЕО случаев в отом проаоссо по-' Чтрабляотся. св:са Б0# общего количества поглоданных клетками глюкозы и фруктозы.,Второй сучастванныа путь превращений гекооз свя-зап с пспользоваивом их насинтез полимеров. На отя цали расхо-:; дуется/около 30%поглоЛаяных Сахаров. Анализ показывает, что эк; зогашше моносахариду прежде всего используются в синтезе поли- -,./'сахаркдов, легко извлекаемых водой при температура 30-40°С,и вы-'•-"; сскомолекуляртпс структурных полисахаридов, тогда как включение Л 14С в крахмал незначительно. До 10Л поступпшпх в клетку глюкозы ;у; и фруктозы-выделяется с углекислотой духаиия. Сради других проч дуктов превращений моносахаридов можно отметить органические кис, лоты и аминокислоты» содержите в целей менее 10% обзеЯ радиоак-

1 ТПВНОСТИ; ч

V-.1- -[' • С-'едует' особо подчеркнуть , что липа незначительная часть • - поглощенных клеткачи кгакозы-а фруктозы/обнаруживается втканпв неизмененной <|ормо /2-3# от.обаей радиоактивности/,1^ связи с чем даже в длительных опытах не удается обнаружить накопление их в

свободном состоянии, В то хе время содеегдиие сахарозы и ткани в этих условиях возрастает.

Пршму-'вствонпоо превращение окзогеншпе моносахаридов в сахарозу отмечено/тагсзз и для многих других растительных тканей и органов /Putaaji, Unsaid; ' 1954 J Porter,- Цау, 1955; Edol-ваа efe al. 1959 J,Canny, Markuo, I9G0 } Glasziou, 1950,IC6I } • Bieleaki, IC62 }' Socher et alj IGG3 ; Graat, Boevora,i9e4 ; KypCOHOB П др., I9o? J Kriodeoann, Bsevoro, 19676 ; ЛусрЬгеуз, -Garrard, I9GQ/, _ „ • ' '

По iiauiiM данным, образовало сахарозы из окзогенпих моносахаридов происходит непропорционально содержании этого соединения в клетках. Так, в основной паренхиме черезка-сахарной свеклы нз"дол20 сахарозы приходится не болоа Ъ% от общего количества Сахаров. Тем пе менее ив отом случав прошпевдад глысоза. почти ва 50# превращается в сахарозу. Ф • -

Вьщерззпзание ткани поме опыта во влажной "камере "приводит к уменьшению содертдния в пей меченой" сахарозы и'одновременно к увеличению количества радиоактивных гексоз. Таким образом, в данных условиях 'превращение моносахаридов в сахарозу носит лшь временный характер и связано о ранними стадиями inc.'проникновения в клетку» Аналогичные данные имеются в работах других исследоаато-лей / £delaan et al., 1955; Cacher, I960 ; Бровчешсо,1907 ; Кур-санов и др,-,1С67/, Это позволяет предположить, что ОЕерментатив-ннй синтез сахарозы каким-то образом связан с cawai'механизмом проникновения моносахаридов н клетки растительных,тканой /Курга-нов,Туркина,Ооколова,1964/, • *_

Сахароза, возникахщая в клетках из окзогенной равномерно-. меченной .С-Лруктозц, является несимметричной в изотопном отношения /А4<МРУКтоза/14С-глюкоза в молекула = Г',70/, что указывает {щ-участие в синтезе нерадиоактнвноЛ внутриклеточной ГЛЕКО-зы /Туркина,Курсанов,Соколова, 1964/. Поглощение 14С-гексо'з высечками листьев канны и сахарной свеклы, проростками шючевины также сопровождается образованием нерашюмерпомачешюЯ сахароза / Putamn, Hasoid, 1954 }Дровченко,1967 J Курсанови др., 1937 ; ' Krledeaana, Beevers, .1367/. Участие в синтезе сахарози овдо-

генных гексоз, которые, по имевгзмся данным, локализованы преимущественно в вакуоля* клеток /dlasziou, 1961/, свидетельствует о том, что превратила моносахаридов в дисахарид скорее всего происходит уза посла переноса их через плаэмалемму клеток, -

Исследование кинетики поглощения моносахаридов клетками проводящих пучков позволило выявить слознуо природу отого процесса. Установлено, что в области низках концентраций /1-20 мЦ/ поступление глюкозы характеризуется подчинением закону Ынхаэлн-сатЫентен /рис,3/,~ - ._.-.;

Рис.3,- Изменение скорости поглощения глюкозы

. ,в зависимости от концентрации еа в среде.

— - суммарная скорость поглощения,

-. скорость дщ&узиошшго процесса,

ткань отмыта в воде вО минут, ' ~ ткань отмыта в вода 20 чаооэ.

I

Л

Константа Михаолпса, определяемая графически по методу Лай-пуивера и Берка, является достаточно постояниой величиной в различных опытах /3,2-3,64 мЧ/. Напротив, максимальная скорость процесса мохот колебаться /4,Ю-7,7 мимоля/г-З часа/. Особенно резко она возрастает в тканях, подвергнутых длительному /20 часов/ отмывании в воде /'.'переживахетге"/. В ятем случае /гас'.З.кривая 2/ она

увеличивается при практически неизменной Ки с 4,17 до 14,3 мкмолй/г.2 часа. , -- -. •' -

С увеличением концентрации глюкозы в растворе /20-100 уИ/ скорость поглощения ее возрастает, значительно превыаая величину' Упях • Одновременно, концентрационная 'зависимость приобретает линейный характер. ,

• "Такой характер концентрационной зависимости поглощениял установленный такяе и у ряда' других объектов'/ Glяяziuu, т.%1. Езпп,- iteгяe, 1965} GUrlпg, Gerlяch, 1966,1968 ; Eagon, 1971; Ея^эп» Phibbя, 1971/, позволяет предположить, что проникновение веществ в клетку может происходить как при участил специализированного транспортного или ферментативного мвхапизга, тая и диффузионным путем.

Перенося линейный участок концентрационных кривых к пулевой точке, могло выделить диффузионный процесс в суммарном поглощении глюкозы. Из графика видно, что'скорость его практически пз меняется в отдельпкх опытах.

Оначнтельно более плодную картину представляет собой по- " глоэднпе фруктозы. Результаты,' полученные в опытах разных лет, мезшо разделить па две основные.группы..

Б одной сорил экспериментов зависимость скорости погло:це- " ная от концентрации фруктозы в сродо выраяастсл двухфазной кривой, аналогичпоЗ концентрационной кривой глюкозы /рас.4/.

Ото позволяот йредполозаггь, что в таких случаях погло~о-•нзо таюм представляет собой результирующую двух процессов - щ-ешцаювдгося и дивизионного. - •

• , Шсызапцпйсл прсцесо впоглацонии фруктозы характеризуется несколько большей по сравнешт с глюкозой величиной Кп / 8 -13.уИ/, тогда как максимальная скорость практически.та же самая /6,9 мкмояя/г«2 часа/. Скорость насыцапцогося процесса, так ге как в опытах с глюкозой,сильно /в 5 раз/ возрастает в"перокиваю-.сих."ткаплх /боз изменения Ка /см.далее рис.6/. Б то" ке время, в отличие от опытов с глюкозой, скорость пропорционального процесса также может сильно колебаться.

• ./,'. В другой серии опытов концентрационная зависимость погло-' цевия фруктозы носит иной характер. В отих случаях скорость по-

ступлсиил пронорционалыиг содер>анпю_ сахара ы срвда во всем даа-

40,

•¿¿С

гг.-А --л1

■ ' * \' Ц - " Л' - - - ■1 о*''' V ' ' * V : " - - '

« ' ,,"Рио.4. Изменение скорости поглощения фруктозы' _ - в«зависимости,от концентрации ее в среда,

.-*- суммарная скорость поглощенияг ~

. .-скорость-диффузионного'процесса,

ч ,- ' Т,2Г3 - различные опыты,;;

пазоне испытанных концентраций'/от I до 200 мМ/.При этом ско--*рость проникновения не меньше, а чачо всего даяв больше, чем в. •техлслучаях, когда поглощение'характеризуется наличием двух-'. процессов.'1 Потому ложно думать, что отсутствие насыщающегося • процесса в поглощении в данной верни опытов явллется*лиш> кажу-~щимся и обусловлено значительно больцеИ скоростью диффузионного , процесса, • ' • • г -

.Как выяснилось, судествуот связь , между характеров концентрационной зависимости поглощения фруктозы в отдельных; ~ опыта* и взаичоотноие]йш:.'и моносахаридов при поглощения из сме-оашшх растворов. Б предварительных экспериментах "было установлено^ что в ряде случаев глюкоза у>оо в пквимолярных количествах -существенно иигабпрует поступление £руктозн, тогда как в других, даже находясь в больном избытке, глюкоза*ие влияет.иа скорооть поглощения 'ТруктоЬн. Аналогичш>е„лвлоние было обнаружено Сайче-ром при изучении поглощения моносахаридов тетками ондокарпия

20 , Г . / , конских бобов / 8асИагу Г96б/г однако причина подобной вариабельности осталась неизвестной* ' , .

КипетическлЙ анализ показал; что сильный илгибиругсий п$м фект глюкоза на поступление фруктозы обнаруживается только в том случае, если Концентрационная зависимость поглощения последней обнаруживает наличие'насыппюсегося процесса /рис.Б/.КягЕби-роваиие носит конкурентный характер. Константа ипгнбированпя глпкозой поглоавнил фруктоза /Кл/ равняется 3,64 Ш, что хорошо соответствует К'т поглощения в этих опытах»

Рис.5. Влияние глюкозы /10 £5/ па скорость поглощения фруктоза. . 1,2 ~ скорость поглощения йруктоза в

ОТСуТСТВИе ГЛЕКОЗЫ,

, 1*2» - скорость поглощения фруктозы в присутствии ГЛЕКОЗН.

Напротив, даже паходясь в больсом избытке /10:1/, глгкоза

не-влияет па скорость поглощения; фруктозы, вели концентрационная

завистость поступления последней имеет линейный характер.

Вхождение фруктоза диффузионным путем характеризуется не

Только отсутствием ингибирукщого влияния со стороны ГЛЕКОЗЫ, но • и большим использованием сахара на образование полимеров. •

В дальнейшем обнаружилось, что существует. прямая зовяси-.',," мосте • между.- скоростью деКузяовиото процесса впоглощении обоих., ..-,-, I." лгексозн интенсивностью потребления их в 'синтезе полимеров,- Так, . стабиль1ая*скоростьд11?фузионного-процесса в- поглощошш: глюкозы Л. в различных опытах /рпс.З/ сопровождается'сравнительно постоял- ; .". ' ным размере;.!Лиспользования этого сахараа1а синтез спиртолераст- Л {Ч-'всримых соединений /рис.6/.'.Напротив, у Фруктозы,:.'для' которой "

- установлена возможность существенных колебаний в скорости дисЛу-.

- лионного процесса, включение.'-С: ;во фракцию полиглеровконяет- ? *.".'• ся /рис;6 ;*, нижний график/.: Возмояно, наличие подобной корреляции _ _"• объясняется "тем, что • диффузионным путем моносахариды, способны

>- проникать толькоЛв цитоплазму-клеток", где локализована больсая-, "

• часть ферментов, ответственныхза синтез'висскомолокулярных ве- . л-'.ШЗСТВ./Бауог >1.,:1869,{ Т5а1,: Ш5с1а, 1969 • Ъесюг^-'-'^^р/ь''." '•-: В насташцае. время'близкие" к' атим представлотй'развиваются пеко- • _ торымп исследователями в отношении транспорта"неорганичаских •. : ионов /Бооуааш," В04 ; Вааве,;. Иооуаеа5,1907 I Кеиаааа-ааапоге,:". . '^1ае1»>'1972/, В то же время "в ряде работ высказывается"продпо- : {.Ллояение, что доступной для диффузионного проникновашш цитоплаз- ; . ;ЛЦ, клеток,становится лпзь'при достаточно"высоких концентрациях " 'ведаств в растворе ./БшХ». Ьа£1е£,Ч 1960 • 05аоаё, Ьаиез, Л-: 1968 ;: ">а1(1е5Ы969/;Лу:У->-';Л':::; '-.Ч '. 44- < • ''-' • '-. ;;';-'-.4 • •"•; •> .,; • _;"3--.:•';..":'-: Еце.более отчетливая корроляция обнаруживается'."кезду. ско- Ч ,у ростьв ласыз'авдгося"процесса"и ннтеиатпость'в использования моно-- ' ?. сахаридов па синтез .сахарозы. Так, резкое "возрастание5 Упах пасы-Л цавдегося прсцессав "перегавадкихч тканях./рис",3, кривая 2/ сс-

- прсвоадаагсл резким возрастанием включения ™С-глшозц в; сахар о- Ч. -*'ЧЪу.'Аналогичтя;ситуация наблвдается в чогштах'оЛруктозол /рис.6/. ...: • Эти <* акты п6аволяют;прЛедпатоЕцть; -что соответствие.процесса -логло- -

- Кения моносахаридов закону Мшсааяиса-Мвнтон в области концентра- ' ' ции 1-20 мМ пря::о отрагаот использование этих веществ'в ферментативном синтеза сахаросы.

По совромэншм представления:.!, синтез сахарозы'в растительЛ ных тканях пропзходит.главпым образом, при участии'сахарозоЛос-.

• Рис.61 Превращения 14С-глюкозы (верхний график) в ОДруктози (нижний графив) в различные соединения.

' I 2 ( - скорость поглощешя в отделышх опытах, I', 2- использование гекооз в синтезе сахарозы, I', 2"- использование"гексоз о синтезе полимеров.

фатсинтетазы, что предполагает как первую ступень фосфоридарова-ние гексоз. Поскольку образование сахарозы в наша опытах. идет оди1Шково успешно как из глюкозы, так и фруктозы, оно осусеств-"ллется , очевидно, с участием фермента, сравнительно гало спеца-* фичного в отнесении субстрата фосфорплирования, т.в, неспецифической гоксокиназы, В проводящих тканях сахарной свеклы большая часть гексокинзэной активности-обнаруживается в растворимой фрак-шга клеток, Еа ее.дол» приходится от.66 до 17% ферментного белка; , Остальная. часть связана о мембранными структурами — митохондриями и микросомами /Курсанов,Соколова,Туркина,19б9/,

- • Структурна'сэязаниая гексскиназа является по своим, свойствам аналогичной не специфической гексокиназе животных 'ткан ей , Ода обла-/доет значительно большим сродством к глюкозе, чем к Фруктозе /Кл ГЛ. о 5,5»10"5 МГ Ка Фр. = 4«Ю-3 и/ / 8о.1со1оуа, 1971/, Я свя-

зи-о чем фосфорилирование последнего сахара практически полностью тормозится при добавлении глюкозы в инкубационную среду х /табл,4/.'

' • . ' ' - , • Таблица 4.

Взаимное влияние глюкозы и фруктозы на их фосфорилирование гексокинззой различных клеточных фракций ' /концентрация Сахаров 2,5 мМ; Э0°С/ .

1 *

Фосфорилирсвано А4С-сахаров /мкмоль/10 г сырого веса, мин./

среды Т ' " ' • • 1

митохонд- (мшеросош іраствори-! мая фрак-

• рии '! л . 1 • ция

1 С-глюкоза ' 3,4 * . І,0 3,9

-глюкоза + ф»руктоза ' - ' '.. 3,0 .- " : 0,9 3,9

% ингибирования "11,7, -,10,0 • о;

тчМруктоза "- -•" 3.4 - " " 1,4 . 4»э

С-фруктозаЧ глюкоза ' 0.1 ' 0 4,3

% ингибирования . 97,4 100,0 - 12,2

В растворимой фракция клеток, наряду о не специфической гексокпназсй, обеспечивающей фосфоридирование обеих гексоз, обнаг ружона активируемая по1ШЯ1:Калпяспешфическая.5руктокш1аза,пред .почтительно фссформируигая фруктозу/Кл1тоу,8око1оуа,гигктаг-1970/. Наличие последнего фермента объясняет отсутствие конкурентных: взахмоотиосений-между моносахаридами при фосфорилирова-нии ферментным препаратом данной,фракции»-Л ;:у;':У;,л г '"!.

Таким образом, в клетках проводяпих пучков имеется носпе-ппфлческал гексокипаза» которая могла бы участвовать» ПОМЕЛО про-] чих "процессов, в ферментативном синтезе; сахарозы из экзогеиных гексоз. В силу характера субстратнойлспецифичности.данный ферлепт , может являться причиной конкуренции между глюкозой и фруктозой при проникновении, если послоднае тем или иным образом сопряжено • с синтезом"сахарозы.. • . '

Наличие не специфической гексокиназы в микросомальнсй фракции /содержащей фрагменты как.поверхностных,"; так-п внутренних пй-топлазматических мембран /позволяет . предположить 1 что ферментатпв-у Пьй епптез сахарозы сопряжен с.переносам глисоза и фруктозы через'- -меубраны. Ранее оплочалось, что-преврадеплё;моносахаридов в дисахарид происходит , очевидно,- уже:погао. переноса их.через плазма-декму, поскольку оно идет "с использованием фонда ондог'ешшх гек, соз. В таком случае, М08И0,допустить,:что'дашшй процесс сопряжен-с транспортом гоксоз черезтонопласт в вакуоль,, где л происходит их накопление в форме сахарозы /Соколова,1972/.-В самоа последнее • время апалогпчпое продпаложеше; было'высказано в работе ХамЛряза' /ЦуярЬгеуа, 1973/. Онохороао согласуется о развиваемыми в на-стоялое время представлениями о том, что в основе перемещения ве-- соств в биологических мембранах может лежать превращение"пх-в системо ферментативных реакцдй: Дголев, 1967» 1970 ; Молотковски2,1970/."" г. Все приведенные факты свидетельствуют о там, что поглощение' моносахаридов клетками проводящих, тканей, самым тесным образом свя-. сана о использованием отлх веществ*; Установлено, что скорость про-ншшовония гоксоз в клоткутем В1се,:чем быстрее происходит превра-со1те их в другие соединения. Одновременно полученные донные дают

"' Снование предполояить,.что соответствие "процесса поглощения ь:о-носахаридсв закону Глхаэляса-Цептон в области концентрате 1-20 ь£1 прямо обусловлено участием их'в синтезе сахарозы, сопряяоино- . го/ возможно, с транспортом через топояласт. ДиМ-узиопнил характер' концеитсаииошюй зависимости поступления моносахаридов, со' провсадаотся усилением использования их ііа образование полимеров. Таким образом, поглощение гексоз клетясми проводящие пучков оп- -ределяетол, по-зидпмому, на только интенсивность», но ц направ-лзшюстью углеводного обмена в ткакп.'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- Результат!.' настоящей работи подтворгчдапг существование • в клетках прсводящих, тканей растении спецпализировшшоа системы"

- стгнвгого гяуйро'мого транспорта сахарозы, которая могла бы прп-пгелатьучасгио в переносе этого соединения из ситовидных. трубок

в окружаюА;:е:1глзткт1 5[лоо.\щ{к.,обратно. ,

" ;, . .Мст-'ю'АкатьАчтб йушсц:101шроваш:е подобных систем в клет-ках.провогя-:.А.пучков приводит к созданию осмотических гродиеи--тэа'з.-рупл.; да?тгенш'п"тег.гсаж:л ::г~ает,роль одной из двяаущкх

- сил всего 'вдс^тзсса передвижения х-'гаств на далекое расстояние. ' ' "-. I . ЭШ ЯС: ШОёг.ЫМОГУГбыТЪ ОІШСІИШШ 33 ГОСКЖИЮ уровпя;КШ!1АП7вгавта;сахарозы'".вн}'тр:1 гитсвидних трубок при изменении услоглп'!. сАтсоинтаза,*напрп;л!п, в различное время сутск. Ре-пащев::А оЦЦуЬі'Ііа »дамлаоАпринадлодать здесь, по всей вероятности,

_ паренивгяш очиткам, ф.тоэш,ч-непосредготьонпо пртянсаета.ч к сито-вгдиш.трус'_ка*л,.'01Ш; обладают бапыул,А вакуолями и потому -могут Аслзшггьврсменгшмшлестилссем 'значнте.тьпцх количеств а.гарозы. В у нердоди интенсивного фотосинтеза деятельность отпх клеток нлправ-•ББЕ-І, по г.сґ-і; вероятности, па поглеггп'тп сахароза из русла догако-' ни.*, тог/л і.4и в ночн^іеА часы прегаппрузгам является обратная процесс - д*сс.Хрл поглощенного сахара >: ситовидные трубки.

<дис:\ос?ла:>а кзшю допустить, чю паренхпмше клетки ^оа-ш, паковая са-розу та одшгселтзшдаьч трубач,'способ!» отдавать се тз другие, рядом" распялогешмо саговэдши адаманты. осг-о-4 МЯ.ПГЯ0 плргнео в противоположи,;: илкрамошш. и тем самым со-

действовать перераспределению потоков органических веществ по растению» - ."..._

Особенностями мембранного транспорта Сахаров в клетках проводящих тканей определяется, по-видимому, также и одна из характерных черт"процесса передвижения веществ на далекое расстол-. нке - существование сахарозы как основной транспортной формы. Нами показано, что проникновение моносахаридов в клетки проводящих пучков сопровождается превращением значительной части в сахарозу * Ряд косвенных соображений позволяет отнести последний-процесс к вакуолярней момбране паренхкмных клеток. Возможно,ана- , логичными "синтозлруюет.тй" свойствами обладает плазмалемма ситовидных трубок, в связи с чем моносахариды никогда не обшружл-. ваются внутри этих элементов.

Результаты проведенной нами работы позволяют полагать, что основное преимущество сахарозы как транспортной формы органических веществ у растопки заклвчается в ее защищенности от метаболизма проводящих тканей. Так, сахароза в 3-4,раза слабее ко-• носахарпдов расходуется в дыхании проводящих тканей и биосинтезе различных полимеров. Очевидно, ото достигается"за счет репрессии в сосудисто-волокнистых пучках инвертазы.

"- В то же время здесь имеется ферментная система, дающая возможность по мерс необходимости использовать часть транспортп-гг'русмой Сахарозы на энергетические и другио процессы клеток. По данным О. А. Павлинов ой /1971/, в проводящих пучках сахарной свеклы присутствует активная сахарозосингстпза. При физиологических-ус-ловиях действие этого фермента направлено в основном на расщепление сахарозы. Нами в растворимой Зракцил клеток отой же ткани обнаружена специфическая Зруктокяназа, котогая способна"вовлекать в ' обмен вознякаЕщую при этом фруктозу. '

В конечном итоге, обо отмеченные нага особенности флозино-го транспорта - наличие в проводящих пучках системы активного мембранного транспорта сахарозы и спеЬялаза'ция углеводного обмена данной ткани - долгой способствовать быстрому и экономичному пере-, пооу значительных количеств органического вещества на далекое расстояние.

• Л . , * -'"В ИВ 0 it U ~ . , "

В опытах с изолированными проводящими пучками сахарной

4

• свеклы изучен характер поступления я превращении различных саха-роп. Анализ получошцхдзшшх: позволяет сделать следующие выводы:

Г.-Цембраны клеток-проводящей ткани пронидасмц как для са-харози-Уосновная транспортная сГор*а органических BCAOCTB у ра, стеши!/, так и для моносахаридов'. Отсутствие конкуренции мезду -сахарозой п моносахаридам! пги проникновении свидетельствует о -независимости'путей поступления отих соединений D клетки.'

' -2. Сахароза про!шкаот в метки боз расцепления" на глккозу и фруктозу; Поступление сопровождается нозлачителышч кспользо- "• вагшем сахара в дыхании и на синтез полимеров ; больная часть по--А глочешюй сахарозы /до й5%/ аккумулируется в клетках р'наизме--,, - пенной ?орме. . . ''

-- 3. Соответствие процесса поглощения сахарозы закону Мдхаэ-. лзса-Центен, чувствительность его к воздействию низких температур и специфического ингибитора,систем мембранного транспорта -свяоридзина -"указывает на наличие в кленах системы мембранного транспорта сахарозы. Наблюдаемый перенос против концентрационио-~го градиента и пнгпбированле поглощения под влиянием 2,'4-ДН* свидетельствует о том, что функционирование подобной системы"додано иметь актившй характер и происходить с затратой онергип,-

4. Прошисиовениа моносахаридов сопровождается интенсивным использованием'их в реаотилх дыхательного метаболизма п налсинтез "*поли::еров."Да 501? поглощенных гексоз превращается в сахарозу, "5, Превращение глюкозы и фруктозы в клетках проиоходпт о участием двух Зос'орилирувдсс ферментов. Со структурными элементами клеток связан фермент, до характеру субстратной'специфично--сти и ряду кинетических параметров /Кп йосЬорплнрованпя глюкозы 5,5«Т0~5 М, фруктозы - 4«10-3 Н/, аналогичный неспециЛической гек-сокивазо животных тканей. В растворимо.'! фракции клеток обнаружена спецн|ичсская Лруктокипаза." ' .

- - G. Поглощение Лмоносахаридов из 1-20 til растворов характера-' зуотся кинотикой ШСЫЕЯНИЯ и конкурентшл-и взаимоотношениями между

глюкозой п фруктозой /Кп глвкозн 3,2-мМ: Зруктйзи - 0 мМ/..В области высоких концентрация /20-100 мМ/ скорость поглощения 1,:0И0-сахарндов возрастает лкнеПно с увеличением их содержания в среде; Ото позволяет"полагать, что проникновенно глпкозы п фруктозы происходит как при участки специализированного механизма /общего для обеих гексоз/» так "с диффузионным путем. Увеличение скорости диф-Л Фузионного процесса в поглощении приводит к кажущемуся отсутствии насьпцапцогося процесса п исчезновению конкуренции между глюкозой и фруктозой. . * . '

7. Изменение флзпологлческих'условии в клетках /опыты с "переживавшими тканями"/ приводит к резкому увеличению скорости поглощения моносахаридов. -Усиление поглощения достигается за-счет • возрастания ^ах без изменения Кп '. " -

8. Сопоставление кинетики поступления и превращения моносахаридов выявило корреляцию между скоростью насыщающегося про-" иесса п интенсивностью использования гексоз в-синтезе сахарозы. Высказывается предположение, что соответствие процесса поглеце-нкя моносахаридов закону 1!ихаолиса -Мептеп отражает функционирование транспортного механизма; сопряженного с превращением гексоз в сахарозу. .' ..

9. Полученные данные обсуждены с точки-зрения их значимости для проблемы передвижения веществ во флозме. Высказывается предположение, что функционирование в клетках проводящей ткани. системы активного мембранного транспорта сахарозы может играть роль'одной пз движуетх сил процесса переноса веществ на далекое" -расстояние. '

По матсрзагац дзгссртацад опуйдкаовакы следующие раск)ти;

' I. Цурошюв А.Л.,ТуряЕза U,p,,Соколова С.В, 1964. Превращение сахоров пря их проникновении в метки растений," Назвал. раст.% II, .569-500.

2. ТурхкнаМ.В, ,£фрсапов А.Д.,Соколова С,В, 1964Г Копкуропдая

оахаров пря пропихиовапап в клетку. «иэиад.раат,, II, 800-8Ц. • ' *

3. Туркипа М.В,, Соколова С.В,,1967,' Транспорт Сахаровы через

клеточные мембраны проводящих- тканей, Сявпол.раот,, 14, 425-433.

4. Теркина М.В,,Соколова 0,В, J968, Индукция внвертазд в про- •>

водящих тканях растений. Физпол.раот,, 15," 5г13. .

5. Соколова С.В, 1968, Тонкое отроение клеток фдоэнц диотовог

го черепка Beta vulgaris ъ. фязиол.раот., 16, 757-763.

6. Туркина М,В, «Соколова С.В. 1969. К вопросу о регуляторных

механизмах активности инвертазы в проводящих тканях растений. Материалы 1У Всесоюзной конференция по химии н биохимии углеводов,' 305-306,"Наука*,Москва,

7. Курсшюв А.Л, .Соколова С.В. ,Турнина М.В. 1969. Гексокипаза

проводящих тканей сахарной сва'клц.Локализация,овойотва" и возможное участие в транспорте гекооэ через мембраны. ФиБиол.раст,, 16, 786-79л, ' ' '

8. Туркина М.В,,Холодова В.П,,Соколова О,В. J969, Транспорт"

'-сахаров через мембраны растительных клеток, II Всеооюзг ный биохимический съезд. Тезисы докл. на симпозиумах, 292-293,Ташкент. ~ -. • . '

9.Kurooaov A.L. ,£5okolova C.V. .Turkina M~V 1970. Нехоьапазе ia conducting tissues of ousar beet ond its possible connection wifli transport of sugar through cell neabroaes. J. exp. Bot., 21, 30-59. .. 10. Туркипа М.В..Соколова С.В. 1971.-Методы рпределония моносахаридов и олигосахарадов. В сб. "Биохимические методы в физиологии растений", 3-34," Москва.

11. Sokolova S.V. 1971» bokalioierunc und Eicenochaften .dor

Hexokinase pflonzlicher Gewebo. In "Uechanlca and control properties of pnoophotrancferaaea", Joint Biacheaical . " Synpo3iua US3H-GDR. Kay,' 3-7. Akadesie-Verlog. Berlin.'

12. Турквна iif.B.,Соколова С.В. 1972. Изучоние егоибрапного транс-

порта оахарози в растительной ткани. вязиол.раст.,19, •. 910-916.. • . - - '

13. Соколова СВ. 1972. Изучение канатики поступления и провра-

цевий иовосахорвдов в клетках"проводящих пучков Beta vui-. - sarin ь.. \4йзяол.раст., 19, I2B2-I29I.. •' IA. Соколова.СВ. 1973. Природа веществ, транспортируемых во

флоэие; В сб."Транспорт ассиыйлятов.и аккумуляция органических вецдотв у растений", 107-Ш, Владивосток.

Материалы диссертации доложакы на 1У Всеоогзвой кон£оронцзи по . хглши и биохимии углеводов/Львов,1967/;; на ПВсесовзном биохимической, «езде /Ташкент, 1969/,>ва сиипозиуые'.во тронсворту в отложена» аецеотв.в запас.у растений/Владивосток, 1971/, на сим-no8oyiio.no моханиапу действия и рэгулпторшш свойствам gocfo-, трансферов /РеЙвхардобрунн,'Ш>;~ 1971/.

3.558р. Т.250. "Зппйяе"