Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Тс / /, , ч \i_z,-"[(*i+*o)x+he\
р /и ) = 0 |1 _ р-(к\+ко)% Vе
?,+V 'i_e4(*i+*o).r+*i*J ’ (13.42)
Рт(п) = Р0(п)е~к'\
В этих формулах ко— константа скорости, пропорциональная интенсивности действующего света, п — номер вспышки, 0 — темновой интервал между вспышками, % — средняя продолжительность вспышки света, к\ — константа скорости восстановления пигмента. Обычно длительность вспышки света существенно короче, чем время между вспышками, а интенсивность вспышки близка к насыщающей, т. е. справедливы следующие соотношения:
Q»X,k0>kl (13.43)
Рассмотрим предельный случай коротких импульсов света, когда ко%-^> а при В этом случае выражение (13.42) для веро-
ятности окисленной формы пигмента реакционного центра аппроксимируется следующим образом:
<13-44)
В этом соотношении величина а характеризует интенсивность вспышки света. Выражения (13.41) и (13.44) совпадают друг с другом, если ст = 1— еа или
a = l-e~k°z. (13.45)
Это выражение показывает, что вероятность перехода пигмента из восстановленной формы в окисленную экспоненциально зависит от интенсивности света.
На рис. 71 показаны теоретические кривые изменения концентрации окисленной формы пигмента под действием серии по-
-к()7
следовательных вспышек света при различных значениях е
А~кф
и е 1 ,
d
Ik
a
J\W\
tttt
nI4^
У
tftt tttt tttt
Рис. 71. Теоретические кривые изменений концентрации фотохимически активного пигмента реакционного центра в зависимости от номера вспышки света, построенные исходя из выражения (13.44) при различных значениях параметру е~к°0 характеризующего интенсивность света, и
параметра, е 1 характеризующего скорость темнового восстановления пигмента / - e~k°z =0,1; II - e~k°z =0,7; величина екх° равна 0,01 (а), 0,1 (б), 0,4 (в), 0,9 (г)
характеризующих интенсивность вспышки и восстановление пигмента за время 0 между вспышками. Из рисунка видно, что в случае насыщающей вспышки света (верхняя строка рисунка) увеличение времени темнового восстановления пигмента приводит к тому, что его окисление происходит в основном только на первую вспышку света (рис. 11,1, в, г). Если же вспышка света не является насыщающей (нижняя строка рисунка), то окисление пигмента происходит приблизительно в равной степени на каждую вспышку. Кроме того, рисунок иллюстрирует тот факт, что при увеличении времени
а
N
4KN
N
1 Z 3
tttt tttt tttt
Рис. 72. Теоретическая зависимость величины индуцированного вспышкой света окисления пигмента реакционного центра от номера вспышки, рассчитанная исходя из формулы (13.46)
Величины параметров ек°^ и ек]Х, характеризующих интенсивность вспышки и скорость темнового восстановления пигмента, равны соответственно 0,1 и 0,3
Рис. 73. Теоретическая зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона от номера вспышки
Кривые рассчитаны исходя из уравнения (13.13), в котором вероятности перехода аир определяются соотношениями (13.48). Величины параметров е~к°х и е к]®, характеризующих зависимость вероятностей перехода от номера вспышки света,
-тв
равны 0,1 и 0,4 (а, б) и 0,1 и 0,1 (в). Значение параметра е темновое окисление семихинона, равно 0,4 (а) и 0,9 (б, в)
, характеризующего
темновой релаксации (&i0 —» 0) количество окисляемого пигмента на вторую, третью и т. д. вспышки света уменьшается.
Рассмотрим количество пигмента, окисляемое на п-ю вспышку света [см. формулу (13.44)]:
А> (и) ~Ро(п “!) = А + Ве~(а+*1вХ-п-$ (13.46)
где величины А и В определены следующим образом:
(l _ e~hx Yx _ е-кф) (i _ e~hx f e-h0
Соотношение (13.46) показывает, что количество пигмента, окисляемое на п-ю вспышку света, экспоненциально зависит от индекса п, стремясь к стационарной величине А (рис. 72).
Зависимость вероятности а(3) перехода от номера вспышки может быть обусловлена неполной темновой релаксацией ФРЦ после предыдущей вспышки. В этом случае вероятности перехода вторичного хинона из окисленной формы в семихинонную и из семихинонной формы в окисленную (в пренебрежении остальными состояниями хинона) зависят от номера вспышки следующим образом: а(п) = [ро(п)-Рв(п-\)]<р, а(п) = [Р0(п)-Рв(п-1)]у/. (13.48)
Здесь величины ф и \|/ определяют вероятность попадания электрона на вторичный хинон, находящийся соответственно в окисленной и семихинонной формах.
Таким образом, проведенный нами ранее анализ зависимости количества пигмента, окисляемого под действием п-й вспышки света (см. рис. 71 и 72), описывает зависимость вероятностей перехода а и 3 от номера вспышки света. В этом случае характер изменения концентрации семихинонной формы вторичного хинона может существенно отличаться от представленных на рис. 69 типов. Для того чтобы количественно рассмотреть эти изменения концентрации семихинона Qn, необходимо величины (13.48) подставить в рекуррентное соотношение, полностью аналогичное формуле (13.13). Полученное таким образом выражение может быть использовано для построения графика концентрации семихинона Qn в зависимости от номера вспышки света. На рис. 73 представлены некоторые из таких зависимостей. Из рис. 73, а видно, что кинетика изменения концентрации семихинона Qn может существенно отличаться от двухтактной (рис. 73, в), если величины вероятностей перехода зависят от номера вспышки.
