Булычев А. А., Черкашин А. А., Рубин А. Б.Зависимость индукционных изменений редокс-состояния хлорофилла P700 от трансмембранного распределения протонов в хлоропластах листьев гороха // Физиология растений 2010, 57, № 1, 23-31
Bulychev A. A., Krupenina N. A.Transient removal of alkaline zones after excitation of Chara cells is associated with inactivation of high conductance in the plasmalemma // Plant Signaling & Behavior 2009, 4, no. 8, 41-48
Булычев А. А., Безменов Н. Н., Рубин А. Б.Влияние электрохимического градиента протонов на перенос электронов в фотосистеме I листьев гороха Физиология растений 2008, 55, № 4, 483-491
Булычев А. А., Крупенина Н. А.Облегченное проникновение метилвиологена в хлоропласты in situ при генерации электрического импульса на возбудимой мембране растительной клетки // Биологические мембраны 2008, 25, № 5, с. 323–331
Булычев А. А., Крупенина Н. А.Потенциал действия открывает доступ для проникновения заряженного кофактора в хлоропласты клеток Chara corallina // Физиология растений 2008, 55, № 2. с. 192-201
Bulychev A. A., Krupenina N. A.Triggered permeation of methyl viologen into in situ chloroplasts upon electrical excitation of a plant cell // Functional Plant Science and Biotechnology 2008, 2, N 1, 63-68 (Print ISSN 1749-0472)
Krupenina N. A., Bulychev A. A.Action potential in a plant cell lowers the light requirement for non-photochemical energy-dependent quenching of chlorophyll fluorescence Biochim. Biophys. Acta. Bioenergetics. 2007, 1767, N 6, 781-788
Известно, что при освещении клетки водоросли Chara согаШnа вблизи мембраны возникают участки, неоднородные по величине рН. Экспериментально показано, что в определенном диапазоне освещенности одной и той же величине интенсивности света могут соответствовать два состояния в распределении рН: полностью гомогенное состояние и полностью сформированные структуры. Переход к состоянию с высокой амплитудой пиков рН происходит при большем значении интенсивности света, чем переход к гомогенному состоянию, т.е. в системе наблюдается гистерезис. Данное явление исследовано с помощью математической модели. Обсуждается возможный механизм возникновения гистерезиса.
When exposed to light, Characean cells develop a pattern of alternating alkaline and acid bands along the cell length. The bands were identied with a tip-sensitive antimony pH microelectrode positioned near one end of Chara internode at a distance of 50-100 lm from the cell wall. The stage with Chara cell was moved along its longitudinal axis at a computercontrolled speed (100 or 200 microm s-1) relative to the pH probe over a distance of 50 mm. Under sufficient uniform illumination of the cell (from 100 to 2.5Wm-2), the homogeneous pH distribution becomes unstable and a banding pattern is formed, the spatial scale of which decreases with the light intensity. If the cell is locally illuminated, bands are formed only in the region of illumination. It is shown that the inhibition of cyclosis by cytochalasin B leads to the disappearance of the banding pattern. The addition of ammonium (weak base) inhibited the banding pattern, whereas acetate (weak acid) alleviated the inhibitory eject of ammonium and restored the pH banding. A model explaining the observed phenomena is formulated in terms of proton concentration outside and bicarbonate concentration inside the cell. It contains two diffusion equations for the corresponding ions with nonlinear boundary conditions determined by ion transport processes across the cell membrane. The model qualitatively explains most of the experimental observations. It describes the dependence of the pattern characteristics on the light intensity and reveals the role of cyclosis in this phenomenon.
С помощью метода импульсно-модулированной флуориметрии изучено влияние возбуждения, вызванного электро- и фотоиндуцированными стимулами, на возникновение нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла а (NPQ) в клетках водоросли Chara corallina и печеночного мха Anthoceros sp. Показано, что механизмы образования NPQ при возбуждении электрическим стимулом и яркой вспышкой света различаются.
Effects of plasma membrane action
potential (AP) on external pH and chlorophyll
(Chl) fluorescence in Chara corallina cells were
examined in the absence and presence of an electron
transport inhibitor and electron acceptors.
In intact cells, energy-dependent quenching qE
developed at high photon flux densities (PFD)
and appeared transiently after electrically stimulated
AP at moderate PFD. Diuron (DCMU)
fully inhibited qE established by light and AP.
The artificial cyclic electron flow restored qE
imposed by light but not the electrically induced
qE. Methyl viologen (MV) at concentrations
0.1–0.83 mM had no effect on fluorescence and
quantum efficiency of photosystem II (PSII)
until the first excitatory stimulus was applied.
However, triggering AP in the presence of MV
induced rapid qE formation at low PFD indicating
that a divalent cation MV became instantly
accessible to thylakoids and partially diverted
electron flow from PSI to MV reduction.
При расчетах в модели ФС 2 фитированы экспериментальные кривые ИФ, вызываемые в листе гороха светом интенсивности 10% и 40% от максимальной при снятии ионофорами светоиндуцированных ΔΨ и ΔрН. Определены константы скоростей реакций переноса электрона и дис-сипативных потерь в антенне ФС 2. Предложена методика анализа результатов «OJIP тестирования» фотосинтезирующих объектов.
Булычев Александр Александрович