Протонная регуляция процессов фотосинтетической трансформации энергии

Abstract

Трансмембранный протонный градиент, формирующийся в тилакоидах вследствие фотосинтетического переноса протонов, является не только энергетическим интермедиатом, но и выполняет важную регуляторную и сигнальную роль. Светозависимые изменения рН в компартментах хлоропласта оказывают влияние на скорость переноса электронов по фотосинтетической электронтранспортной цепи, нефотохимическое тушение флуоресценции хлорофилла, обратимую редокстрансформацию ксантофиллов (так называемый виолаксантиновый цикл), функциональное состояние АТФ-синтазы, активность ферментов темновой фазы фотосинтеза. В обзоре приведены данные о величине и природе протонной буферной емкости тилакоидов, рассмотрены вопросы ограниченной роли диффузии в переносе протонов в клетке, организации специфических путей транспорта протонов от центров высвобождения Н+ к АТФ-синтазе.

Трансмембранний протонний градієнт, який формується у тилакоїдах унаслідок фотосинтетичного перенесення протонів, є не тільки енергетичним інтермедіатом, а й виконує важливу регуляторну і сигнальну роль. Світлозалежні зміни рН в компартментах хлоропласту впливають на швидкість перенесення електронів по фотосинтетичному електронтранспортному ланцюгу, нефотохімічне гасіння флуоресценції хлорофілу, оборотну редокстрансформацію ксантофілів (так званий віолаксантиновий цикл), функціональний стан АТФ-синтази, активність ферментів темнової фази фотосинтезу. В огляді наведено дані про величину і природу протонної буферної ємності тилакоїдів, розглянуто питання обмеженої ролі дифузії в перенесенні протонів у клітині, організації специфічних шляхів транспорту протонів від центрів вивільнення Н+ до АТФ-синтази.

Transmembrane proton gradient formed in thylakoids in the process of photosynthetic proton transfer is not only energetic intermediate, but also plays important regulatory and signaling roles. Light-dependent pH-changes in chloroplast compartments are affected the rate of electron transfer in photosynthetic electron transport chain, nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence, reversible redox transformation of xanthophylls (so-called violaxantin cycle), functional status of ATPsynthase, the activity of enzymes of dark phase of photosynthesis. The data concerning the value and nature of thylakoid proton buffer capacity, the limited contribution of free diffusion in the intracellular proton transport and specific pathways from the centers of H+ release to ATPsynthase are presented in the review.