Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Транспорт электронов в биологических системах
Автор: Рубин А.Б.Другие авторы: Шинкарев В.П.
Издательство: М.: Наука
Год издания: 1984
Страницы: 321
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136
Скачать:
CQ | ffi
А.Б. РУБИН, B.II ШИНКАРЕВ
ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРОНОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Он
АКАДЕМИЯ НАУК СССР МОСКОВСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ
А. Б. РУБИН, В. П. ШИНКАРЕВ
ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРОНОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» МОСКВА 1984
Рубин А. Б., Ш и н к а р е в В. П. Транспорт электронов в биологических системах. М.: Наука, 1984.
Монография посвящена рассмотрению физико-химических проблем трансформации энергии в биомембранах при дыхании и фотосинтезе. Приведены современные представления об организации электронтранспортных цепей митохондрий, хлоропластов и хроматофоров. Особое внимание уделено сопоставлению электронтранспортных комплексов различных групп организмов. Анализируются кинетические и термодинамические особенности переноса электронов в мультиферментных комплексах. Рассмотрена кинетика переноса электронов в фотосинтетических реакционных центрах фототрофных бактерий и зеленых растений.
Книга представляет интерес для биофизиков, биохимиков, а также химиков и физиков, изучающих проблемы биоэнергетики и биокинетики.
Табл. 11, ил. 75, библиогр. 505 назв.
Ответственный редактор доктор биологических наук А. А. КОНОНЕНКО
2001040000 -193 84 © Издательство «Наука», 1984 г.
042(02)-84
ПРЕДИСЛОВИЕ
Исследование механизмов преобразования энергии при дыхании и фотосинтезе в значительной степени основано на анализе кинетики окислительно-восстановительных реакций переносчиков электронов в окислительной (дыхательной) и фото-синтетической электронтранспортных цепях. Эти переносчики расположены в энергопреобразующих мембранах и, как правило, объединены в мультиферментные комплексы строго определенного состава и структуры, в которых задана последовательность переноса электронов от одной молекулы к другой. Для анализа транспорта электронов в таких комплексах неприменимы как обычный кинетический анализ, основанный на предположении о столкновительном характере взаимодействия молекул, так и обычный термодинамический анализ, поскольку скорость переноса электронов в комплексах не зависит от объемной концентрации индивидуальных переносчиков, а определяется концентрацией комплексов в соответствующих состояниях.
Нами подробно излагается способ описания кинетики транспорта электронов в комплексах переносчиков. Он может быть непосредственно обобщен для любых ферментативных реакций, протекающих в мультиферментных комплексах; применение его иллюстрируется на примере анализа фотосинтетического транспорта электронов.
В первой главе рассмотрены современные представления об организации фотосинтетических и дыхательных электронтранспортных цепей. Особое внимание уделено структурно-функцио-нальным особенностям электронтранспортных комплексов у различных групп организмов и их сопоставлению друг с другом.
Главы, со второй по восьмую, посвящены формулировке и анализу кинетической модели переноса электронов в комплексах, сравнению различных кинетических моделей транспорта электронов в биологических системах, а также вопросам термодинамического описания окислительно-восстановительных реакций в комплексах.
Введение понятия состояния всего комплекса как упорядоченного набора состояний отдельных переносчиков позволяет сформулировать кинетическую модель в виде цепи Маркова с дискретным набором состояний и непрерывным временем, описываемой системой линейных обыкновенных дифференциальных
уравнений первого порядка. Разработанная модель позволяет прямо учесть кооперативные эффекты, заключающиеся в том, что скорость переноса электрона между двумя переносчиками зависит от состояния и других переносчиков, входящих в данный комплекс. Специфическими особенностями описания являются независимость скорости переноса электронов от концентрации переносчиков, а также то, что число состояний комплекса и соответственно число уравнений экспоненциально возрастают при увеличении числа переносчиков в комплексе.
При анализе данного описания будут рассмотрены, в частности, следующие вопросы.
Как связаны между собой закон действующих масс, применимый к подвижным переносчикам, и модель, описывающая перенос электронов в структурных комплексах?
В каких случаях вместо уравнений относительно состояний всего комплекса можно использовать уравнения относительно состояний отдельных переносчиков, составляющих комплекс?
В чем различие между обычным термодинамическим описанием окислительно-восстановительных реакций подвижных переносчиков и описанием переноса электронов в комплексах переносчиков?
Основное внимание будет уделено переносу электронов при фотосинтезе, поскольку в фотосинтетической электронтранс-портной цепи имеется уникальная возможность практически мгновенно «запускать» процесс переноса электронов с помощью света, что является неоспоримым преимуществом при кинетическом анализе.
Первые восемь глав посвящены общим вопросам переноса электронов в биологических системах и поэтому могут представить интерес для всех, кто в своей работе сталкивается с необходимостью кинетического анализа транспорта электронов. В последующих пяти главах рассмотрены вопросы, касающиеся описания переноса электронов в комплексах реакционных центров при фотосинтезе:
