ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нуклеиновые кислоты и белки хлоропластов из "Основы фотосинтеза" Изучение нуклеиновых кислот хлоропластов имеет большое значение в связи с выяснением вопроса о степени их автономности в клетках. Известно, что в ядерной ДНК содержится информация, определяющая качество синтезируемых белков, в том числе ферментов, а с помощью нескольких видов РНК осуществляются различные этапы белкового синтеза. Информационная РНК, образуясь на ДНК, считывает с нее информацию и переносит последнюю к месту синтеза белка — рибосоме. Информационная РНК и рибосома образуют единый белок-синтезирующий агрегат. Взаимодействие между ними осуществляется за счет специфической рибосомаль-ной РНК. Третий вид РНК — транспортная — участвует в отыскании, доставке аминокислот и сборке из них белка на информационной РНК, мигрировавшей от места синтеза на ДНК к рибосомам. Число видов транспортной РНК соответствует числу видов аминокислот Во время синтеза белка одна молекула информационной РНК может взаимодействовать с несколькими рибосомами, образуя так называемую полирибосому или полисому. [c.64] Возникает вопрос если хлоропласты содержат весь необходимый набор форм нуклеиновых кислот и ферментов, то, быть может, они способны осуществлять белковый синтез независимо от ядра клетки Нуклеиновые кислоты хлоропластов заинтересовали и генетиков, в связи с проблемой внеядерной (внехромосомной) наследственности. [c.64] Наибольшие трудности были связаны с изучением содержания и специфичности дезоксирибонуклеиновой кислоты, так как ее количество в хлоропластах составляет всего лишь от нескольких сотых до десятых долей процента. Нельзя было игнорировать возможности как потери ДНК в процессе извлечения хлоропластов из клеток, так и загрязнения их ядерной ДНК. В настоящее время эти трудности преодолены. Удается определять не только количество, но и свойства ДНК фотосинтетического аппарата различных растений. [c.64] Если определить из этих данных фактор специфичности (по отношению Г + Ц/А + Т), то окажется, что для хлоропластной ДНК, на 10% загрязненной ядерным материалом, он равен 0,3, а для клеточной, где основную массу составляет ядерная ДНК, он равен 0,5. [c.65] ДНК ядер и хлоропластов отличаются не только по нуклеотидному составу. Удалось зарегистрировать различия в плотности этих двух видов ДНК, используя центрифугирование нуклеиновых кислот в градиенте плотности хлористого цезия. Если центрифугировать ДНК, извлеченную из целых листьев, т. е. в основном ядерную, то основной пик плотности будет соответствовать 1,689 (фиг. 24). ДНК, выделенная из тщательно очищенных хлоропластов, имеет основной пик плотности 1,697. [c.65] Содержание ДНК в хлоропластах сходно (0,022— 0,25%) с содержанием их р нефотосинтезирующих бактериях, и это позволяет считать, что дезоксирибонуклеиновая кислота вмещает такое количество информации генетической, которого может быть вполне достаточно для осуществления различных функций хлоропластов. [c.65] Факт присутствия специфической ДНК в хлоропластах еще не дает ответа на вопрос о месте ее синтеза. Возможны два варианта. Во-первых, молекулы ДНК синтезируются только в ядрах клеток и уже затем каким-то образом транспортируются в хлоропласты, обеспечивая их информацией, касающейся синтеза белков и осуществления различных функций, в которых принимают участие эти белки. Во-вторых, молекулы ДНК синтезируются заново непосредственно в хлоропластах с помощью предсуществующей или попавщей в них из ядер на начальных этапах формирования дезокоирибонуклеи-новой кислоты. [c.66] Содержание различных видов РНК (информационной, рибосомальной и транспортной) в хлоропластах достаточно велико (несколько процентов от сухого веса). [c.67] Имеются сведения, что матричная (информационная) РНК по своему нуклеотидному составу отличается от цитоплазматической матричной РНК, однако это положение еще не может считаться окончательно доказанным. Конечно, было бы заманчивым объяснять специфичность белков хлоропластов тем, что внешняя мембрана их непроницаема для молекул информационной, РНК, синтезирующихся в ядре клетки, а вся матричная РНК хлоропластов синтезируется непосредственно в них. Это не означает, что набор и содержание белков в хлоропластах совершенно не контролируются ядром. Можно было себе представить, что за счет матричной РНК ядерного происхождения в цитоплазме синтезируются белки, которые затем могут проходить через внешнюю мембрану внутрь хлоропласта. Однако ведущий специалист в этой области австралийский ученый Р. Смайли считает, что последняя вероятность невелика и что одни молекулы информационной РНК, которые имеются в хлоропластах, синтезируются непосредственно в них, а другие — в ядре (фиг. 25). [c.67] Препараты транапортной РНК хлоропластов и цитоплазмы практически не отличаются по нуклеотидному составу и физико-химическим характеристикам, что не удивительно, так как они выполняют подчиненную, обслуживающую роль и не могут определять качества синтезируемого с их помощью белка. [c.68] В хлоропластах рйбосомы находятся в двух состояниях свободном и связанном со структурными образованиями. Связанные рибосомы, представляющие собой, по-видимому, полирибосомы, осуществляют более интенсивный и более продолжительный (у хлоропластов, извлеченных из клеток) синтез белков. [c.69] Неоспоримо доказано, что ДНК хлоропластов участвует в синтезе рибосомальной РНК этих органоидов и что синтез рибосомальной РНК сильно стимулируется светом. Некоторые считают, что ДНК хлоропластов кодирует РНК лишь небольшого числа высокоспецифичных рибосом, а для кодироваиия РНК основной массы рибосом хлоропластов информация сосредоточена в ядерной ДНК. [c.69] в хлоропластах имеются все компоненты белок-синтезирующей системы ДНК, различные виды РНК и необходимые ферменты, например, амино-ацил-т-РНК-синтетазы. Осуществление синтеза различных белков в хлоропластах вне клеток окончательно доказало возможность автономного осуществления этой функции в фотосинтетическом аппарате клеток. [c.69] Белки хлоропластов подразделяют на 3 группы растворимые (включая ферменты цикла Кальвина) белки электронтранспортных цепей и, наконец, мем бранные. белки (то есть все остальные белки мембран непосредственно не катализирующие перенос электро нов), называемые также структурными. Из этих трех групп структурные — самые простые белки. Они имеют всего один М-конец (т. е. всего одну концевую аминогруппу). Составляют не меньше 40% от общего количества белков мембран хлоропластов. Другой компонент ламелл — белки электронтранспортных цепей. Растворимые белки локализованы в основном не в мембранах, а в строме. [c.70] Найдено, что наивысшей скоростью образования отличаются структурные белки типа протеолипидов, извлекающихся органическими растворителями. [c.70] Содержание белков хлоропластов может изменяться в зависимости от онтогенетического состояния растения и условий существования. Например, показано, что интенсивнее всего белки хлоропластов синтезируются у молодых растений с еще окончательно не сформировавшимся фотосинтетическим аппаратом. [c.70] Вернуться к основной статье