Введение к работе
Актуальность проблемы. Внутриклеточные системы регуляции закипают базисное положение в иерархии систем управления растительного организма (Либберт, 1976; Полевой, 1989).Настоящая работа посвящена исследованию внутриклеточной систеыы регуляции на уровне ферментного комплекса - АТф-синтазы/азы/ митохондрий, находящегося на "перекрестке" энергопреобразуюцих процессов (Скупачев, 1989) и ядерно-митохондриапьных взаимодействий клеток растений (Кузьмин,. Зайцева,1987). АТФЧ:инггзу митохондрий обратимо трансформируют энергии протонного градиента в энергии химической связи АТ<3?. Учитывая гелиевое положение АТФ-синтазы в энергопреобразующих процессах, правомочно предположить ее участие в функциональной отзывчивости митохондрий на самые различные факторы окружающей среды. Так, известна зависимость интенсивности дыхания, окислительного фос-форилирования от условий кислородного обеспечения (Андреева и др., 1976), обработки фитогормонами (Іихолат и др., 1976; beonova е.а.,1985), ствдии развития растений (Андреева и др., 1976; Варакина и др., В76), температуры (Бс-йников, 1988), минерального питания (Зайцева и др., 1970), генотипа (Нарий-чук, 1989). Литературных данных о регуляторных свойствах АТф-азы аитохондрий высших растений крайне мало относительно АТФ-азы митохондрий животных, АТФазы хлороплзстов и бактерий. 3 связи с этимг необходимый этапом в исследовании роли АТФ-синтазы/ азы/ в изменениях функциональной активности митохондрий служат работы, направленные на исследование ее регуляторных свойств.
Делі и задачи работы! Цепь работы заключалась в исследовании регуляторных свойств центрального фермента системы окислительного фосфорилирования - АТФазы митохондрий культур-
- 2 -ных растений различных таксономических групп. В задачи исследований входило: I) выяснение оптимальных условий функциональной активности АТФазы субмитохондриальных частиц (СМЧ) и растворимой АТфазы митохондрий пшеницы, кукурузы и гороха ; 2) изучение регуляторного влияния неорганических анионов, спиртов, двухвалентных катионов, температуры на функциональную активность АТФазы СМЧ и растворимой АТФазы митохондрий пшеницы, кукурузы и гороха; 3) .изучение возможности использования регуляторних свойств мигохондриальной АТФазы в качестве маркеров сорта, вида и рода.
Научная новизна работы. Установлены оптимальные условия функционирования иитохондриальной АТФазы пшеницы, кукурузы и гороха. Максимум активности мембранной и растворимой АТФазы митохондрий пшеницы, кукурузы, и гороха наблюдается при отдалении ыиллимолярных концентраций магния к АТФ близкому к единице и рН 8,0-8,5 (пшеница, торох), рН 7,0 (АТФаза СИЧ кукурузы), рН 7,5 (растворимая АТФаза митохондрий кукурузы].
Показано, что сдвиги концентраций неорганических анионов, двухвалентных катионов, субстратных комплексов служат регуляторами функциональной активности митохондриальной АТФазы, определяют трансформацию АТФазы из одного функционального состояния в другое. Модифицирующее действие неорганических анионов на активность АТФвзы СМЗ корней пшеницы обусловлено их гидрофильными взаимодействиями с ферментом.
Изучено 388иноз8виеимое влияние на активность митохондриальной АТФазы пшеницы, кукурузы и гороха неорганических аняовов, спиртов, двухвалентных катионов, температуры, отношения концентраций компонентов субстрата, рН.
Продемонстрированы особенности взаимодействий АТФазы СШ злакоз различных родов с неорганическими анионами, двухвалентными катионами и этанолом. Показана межродовая вариабельность удельной активности АТФазы СМЧ зерновых злаков. Установлено отсутствие изменчивости регуляторних свойств мито-хондриаяьной- АТФазы пиеницы внутри вида.
Практическое значение. Установленные закономерности регуляции АТфазы митохондрий могут служить основой для разработки способов влияния на днертопреобразушдее и энергозави-симые процессы клеток растений. Предлагается использовать особенности регуляторних свойств митохондриальвой АТФазы растений в качестзе маркера рода»
Апробация работы. Результаты исследований доложены на 14-м Международном Конгрессе биохимиков (Прага, 1988)',сессии Научного совета, посвященной 100-летию Н.И.Вавилова (Алма-Ата, 1988), Конференции молодых ученых и специалистов Казахского государственного университета (Алма-Ата,1989), 17 Всесоюзной Конференции.молодых ученых по физиологии растительной клетки (Минск, 1990), Ясесоюзном совещании "Молекулярные механизмы и регуляпия энергетического обмена" (Пущине, 1990).
