Changes in adenosine phosphates and energy charge in chloroplastic and nonchloroplastic compartments of wheat leaves
Changes in the adenine nucleotides and energy charge () levels were studied in chloroplastic and non-chloroplastic compartments using non-aqueously isolated wheat leaves chloroplasts. The two adenine nucleotides pools (of chloroplasts and non-chloroplastic part of the cell), though distinct, are linked. This linkage substantiates an energy-rich bond exchange between the two compartments.
When both photophosphorylation and oxidative phosphorylation occur simultaneously, energy charge takes high values, generally higher than 0.80. When neither oxidative phosphorylation nor photophosphorylation occur, energy charge is very low and takes values generally lower than 0.45. When one compartment alone produces ∼p, energy charge in the two compartments takes intermediate values which remain relatively high.
Dark-light transition in nitrogen resulted in changes of the AMP, ADP and ATP levels which quickly reach a steady state. Chloroplast energy charge shifts rapidly from 0.45 to 0.75 in 10 s; after 1 min it reaches 0.86, a value that corresponds to a steady level. In the cytoplasm, energy charge changes from 0.44 to 0.71 in 1 min. Energy charge increase in the non-chloroplastic compartment substantiates an energy transfer from chloroplasts to the cytoplasm.
On nitrogen-air transition in the dark, the cytoplasm energy charge reaches a steady level in 30 s. In chloroplasts, it also increases but slowly. There is indeed a transfer of energy from cytoplasm to chloroplasts.
Darkening of the leaves in air causes a drastic and lasting drop of energy charge in the chloroplasts where it has a low value after 5 min in the dark. Then it increases again but slowly and is still lower than 0.70 after 10 min in the dark. Meanwhile. energy charge in cytoplasm keeps values higher than 0.75.
Metabolic regulation by energy charge and control of adenine nucleotides level by adenylate kinase (EC 2.7.4.3) are discussed.
Nous avons étudié l'évolution du niveau des nucléotides adényliques et de la charge énergétique () dans les compartiments chloroplastique et non-chloroplastique des feuilles de Blé après fractionnement cellulaire en milieu apolaire. Les deux pools de nucléotides du chloroplaste et du reste de la cellule, quoique distincts, sont liés. Ce fait s'explique par un échange de liaisons riches entre les deux compartiments.
Lorsque l'oxydation phosphorylante et la photophosphorylation peuvent produire simultanément des ∼P, la charge énergétique prend des valeurs élevées, généralement supérieures à 0,80. Lorsque ni l'oxydation phosphorylante ni la photophosphorylation ne participent à la fourniture de liaisons riches, la charge énergétique est très basse et prend des valeurs généralement inférieures à 0,45. Quand un seul compartiment est le siège de phosphorylation, la charge énergétique des deux compartiments prend des valeurs intermédiaires mais relativement élevées.
Quand on passe de l'obscurité à la lumière dans l'azote les niveaux des trois nucléotides adényliques, dans les deux compartiments, évoluent rapidement vers un état presque stable. Dans le chloroplaste la charge énergétique augmente très rapidement et passe en 10 s de 0,45 à 0,75; au bout de 1 min, elle atteint 0,86, valeur qui correspond à un niveau d'équilibre. Dans le cytoplasme, elle passe de 0,44 à 0,71 en 1 min. La remontée de la charge énergétique dans le compartiment non-chloroplastique indique un transfert d'énergie du chloroplaste vers le cytoplasme.
Quand on passe de l'azote dans l'air à l'obscurité, la charge énergétique du cytoplasme atteint son niveau d'équilibre en 30 s. Dans le chloroplaste, elle augmente également mais lentement. Il y a donc transfert d'énergie du cytoplasme vers le chloroplaste.
La suppression de l'éclairement dans l'air provoque une chute brutale et durable de la charge énergétique dans le chloroplaste où elle a toujours une valeur faible après 5 min d'obscurité; elle ne remonte que très lentement et reste inférieure à 0,70 après 10 min d'obscurité. Pendant tout ce temps, elle garde des valeurs élevées dans le cytoplasme, toujours supérieures à 0,75.
La régulation métabolique par la charge énergétique et le contrǒle du niveau des nucléotides adényliques par l'adénylate kinase sont discutés.