Нуклеиновый и белковый обмен растений (часть 3)
Мы изучали влияние марганца на содержание РНК и ДНК в органоидах клеток проростков гороха, листьев сахарной свеклы и сои. Растения выращивали на соответствующих питательных смесях. Для гороха и сои в условиях песчаных культур была взята питательная смесь ВНИСа. Для выделения клеточных структур листья определенного яруса гомогенизировали в 0,05 M растворе сахарозы с фосфатным буфером, pH раствора — 7,1. После гомогенизации крупные фрагменты клеток отжимали через шелковое полотно; более мелкие осколки отбивали на центрифуге при 350 g в течение 10 мин. Ядра выделяли на центрифуге КП/А в течение 15 мин при 1300 g, хлоропласты — при 3000 в течение 30 мин. Митохондрии осаждали при 9000 g в течение 30 мин на центрифуге ВАК-40, рибосомы — в течение 30 мин при 58 000 g. Идентификацию органоидов клетки проводили на микроскопе NU с использованием фазовой контрастности. Следует отметить, что из листьев гороха легче всего удавалось получить сравнительно чистые фракции органоидов клетки. Вполне чистые фракции получали также из листьев сахарной свеклы. Фракции ядер и митохондрий из листьев сои были в значительной степени загрязнены хлоропластами.
В наших опытах с проростками гороха отмечено равное распределение РНК в ядрах и хлоропластах, а также значительное содержание РНК в митохондриях. Максимальное содержание ДНК обнаружено во фракции ядер. В хлоропластах и митохондриях содержание ДНК характеризуется цифрами одного и того же порядка. Под влиянием марганца отмечено повышенное содержание ДНК во фракции ядер и хлоропластов, а также увеличенное содержание РНК во фракции митохондрий (табл. 67).
В клеточных структурах листьев сахарной свеклы основная масса РНК приходится на долю рибосом — 47—49% всей РНК органоидов клетки (табл. 68). В ядрах и хлоропластах нами отмечено примерно одинаковое содержание РНК (18—20% общей РНК органоидов). Митохондрии сахарной свеклы, по нашим данным, содержат меньше РНК, чем ядра и хлоропласты. Количество РНК в митохондриях составляет 12—11% общего содержания в органоидах.
В соответствии с этим отношение РНК/ДНК в различных органоидах клеток листьев сахарной свеклы резко изменяется: минимальное в ядрах (5), максимальное в рибосомах (34—39). По данным В.Г. Конарева (1961), отношение РНК/ДНК в растительной клетке без деления на органоиды варьирует в пределах 1,3—15. В наших опытах отмечены более высокие величины. Большим содержанием ДНК отличаются ядра. В их составе отмечено 45—51% ДНК от общего ее содержания в органоидах. В хлоропластах, митохондриях и рибосомах ДНК представлена цифрами близкого порядка. Под влиянием марганца во всех органоидах клетки отмечено уменьшение количества РНК, содержание ДНК изменялось мало.
Мы изучали распределение РНК и ДНК в органоидах клеток из листьев сои, а также изменение в распределении РНК и ДНК в клеточных структурах под влиянием марганца (табл. 69).
Анализ полученных данных позволил сделать заключение о том, что в органоидах из листьев сои, как и сахарной свеклы, основная масса РНК приходится на долю рибосом (59—73% всей РНК). В ядрах и хлоропластах, митохондриях из листьев сои отмечено примерно равное содержание РНК. Отношение РНК/ДНК в отдельных органоидах клеток листьев сои также изменяется. Для ядер оно составляет 3,7—4,8; для хлоропластов и митохондрий — 4,6—6,9. Самая высокая величина отношения РНК/ДНК (33) отмечена для рибосом. При внесении марганца уменьшалось содержание РНК в ядрах и хлоропластах и возрастало в рибосомах. Наблюдалась также тенденция к увеличению количества ДНК под влиянием марганца. По-видимому, ДНК в данном случае слабее утилизируется.
В наших исследованиях изучалось действие некоторых аналогов оснований на синтез РНК, ДНК и белка в листьях сахарной свеклы при наличии и отсутствии марганца. Под воздействием таких аналогов оснований, как 8-азогуанин, 2-тиоурацил, бромурацил, 5-фторурацил, 5-оксиуридин и другие белковый синтез может или совсем прекратиться, или несколько ослабиться, при этом могут также образовываться необычные белки.
В наших опытах в качестве одного из аналогов оснований использовался 8-азогуанин. В диски листьев сахарной свеклы (определенного яруса), выросшей на фоне питательной смеси ВНИСа без марганца и при наличии его, инфильтрировался водный раствор 8-азогуанина в концентрации 300 мкг/мл. В таких листьях в дальнейшем определяли содержание РНК, ДНК и белка (табл. 70, 71).
Полученные данные свидетельствуют о том, что в отсутствии марганца инфильтрация 8-азогуанина в листьях сахарной свеклы приводит к уменьшению содержания в них белка.
При наличии марганца и инфильтрации 8-азогуанина количество белка не только не уменьшается, но даже возрастает.
Мы изучали также влияние хлорамфеникола на синтез белка в листьях сахарной свеклы при наличии и отсутствии марганца (табл. 72), так как известно, что хлорамфеникол избирательно тормозит синтез белка в растительной клетке. Навеску дисков листьев погружали на сутки в растворы хлорамфеникола различной концентрации. Затем листья отмывали, растирали и в них осаждали белковый азот, который затем сжигали по Кьельдалю.
Можно предположить, что марганец способен снижать ингибирующее действие 8-азогуанина и хлорамфеникола на синтез РНК и белка, по-видимому, благодаря образованию с этими веществами комплексных соединений. До сих пор вопрос о месте синтеза белка и характере его распределения по отдельным органоидам клетки не решен. Наиболее интенсивно он идет в рибосомах, так как они богаты РНК. Митохондрии могут осуществлять синтез пептидных связей, например глутатиона. Для этого необходим АТФ, а также наличие ионов калия и магния.
