Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотренный выше анализ позволяет сформулировать следующие критерии, выполнение которых необходимо для наблюдения ярко выраженных двухтактных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона под действием вспышек света (сравним с: [O'Keefe et al., 1981]).
ttttf
Рис. 74. Зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинона Qn от интенсивности вспышки света в хроматофорах Rhodospirillum rubrum
а — контроль; б, в — соответственно 40 и 11% от интенсивности вспышки в контроле. Среда инкубации: фосфатный буфер (pH 6,86)—30 мМ; ТМФД — 33 мкМ
а
I
V
к
mm . в
АЛ
450
\
0,00/|
!5с
\
Рис. 75. Зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинона Qn в хроматофорах Rs. rubrum от времени между вспышками света (а) и соответствующие теоретические кривые (б)
Среда инкубации: фосфатный буфер (pH 6,86)—30 мМ; ТМФД — 66 мкМ. Теоретические кривые рассчитывали исходя из соотношения (13.18) при а+|3=1,824; тв = 0,159
нирования вторичного хинона in vivo. Хотя в целых клетках в определенных условиях и наблюдаются индуцированные последовательными вспышками света двухтактные колебания концентрации семихинонной формы вторичного хинона [DeGrooth et al., 1978], тем не менее, как правило, для наблюдения двухтактных колебаний необходимо присутствие редокс-медиаторов, таких, как ТМФД, ФМС и другие, которые могут изменить путь переноса электронов. Кроме того, по-видимому, имеется существенная разница в переносе электронов в присутствии медиаторов в хроматофорах различных бактерий. Так, если в хроматофорах Rp. sphaeroides (дикий штамм) и Rp. capsulata (Ala pho+) двухтактные колебания концентрации семихинона вторичного хинона наблюдаются только в окислительных условиях (Е> 250-300 мВ) [DeGrooth et al., 1978; Bowyer et al., 1979; O'Keefe et al., 1981], то в хроматофорах Rs. rubrum и Rp. sphaeroides R-26 двухтактные колебания наблюдаются также и в восстановительных условиях вплоть до редокс-потенциала среды, при котором происходит восстановление вторичного хинона (100 - 150 мВ) [Vermeglio et al., 1980; Верховский и др. 1981; Шинкарев и др., 1982]. У последних двух бактерий поведение вторичного хинона в хроматофорах в присутствии редокс-медиаторов практически не отличаются от такового в препаратах изолированных ФРЦ [Wraight, 1977; Vermeglio, 1977]. В этой связи можно предположить, что у этих двух видов бактерий нарушена связь между ФРЦ и (Э?/с2-оксидоредуктазами. Анализ относительного содержания бактериохлорофилла и цитохромов у Rs. rubrum показывает, что реакционных центров больше, чем цитохромов b [Kakuno et al., 1971]. Поэтому часть реакционных центров должна функционировать изолированно от ^М^-оксидоредуктаз, поскольку, как показано [O'Keefe et al., 1981], комплекс, реакционный центр и ^М^-оксидоредуктаза представляют собой долгоживущее (по крайней мере несколько минут) образование. Не исключено, что существенную роль в индукции двойных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона играет цитохром съ У тех видов, для которых при выделении хроматофоров цитохром С2 сохраняется, двухтактные колебания наблюдаются лишь в условиях, когда он окислен. У тех же видов (Rs. rubrum), у которых он вымывается в процессе выделения хроматофоров, двухтактные колебания наблюдаются не только в окислительных, но и в восстановительных условиях. Вполне возможно, что происходит кооперативное взаимодействие между цитохромом С2 и вторичным хиноном, что в конечном итоге и определяет путь переноса электрона от вторичного хинона в цепь дальнейших реакций. В этой связи отметим, что возможны по крайней мере три различных функционально-значимых пути переноса электронов от вторичного хинона.
1. Одним из вариантов функционирования вторичного хинона является работа в двухтактном режиме, рассмотренном выше. При
этом отношение Н+/е должно быть равным единице.
Такой случай, по-видимому, характерен для систем, в которых ФРЦ не сопряжены с (9&/с2-оксидоредуктазой, а именно в препаратах изолированных реакционных центров в присутствии экзогенных хинонов и медиаторов, а также в хроматофорах, в которых тем или иным образом нарушено взаимодействие между
ФРЦ и (Эб/сг-оксидоредуктазами.
2. Второй путь переноса электрона связан с восстановлением семихинонной формы вторичного хинона от какого-либо специального переносчика, и уже дважды восстановленный хинон передает два электрона в цепь дальнейших реакций (Q цикл Митчела, см. гл. I). Данный механизм функционирования вто-рич-ного хинона, по-видимому, реализуется в тех реакционных центрах, которые исходно находятся в комплексе с ?)&/с2-оксидо-редуктазой. Естественно, что в этом случае в восстановительных условиях не должно наблюдаться двухтактных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона. Вместе с тем двухтактные колебания возможны в окислительных условиях, когда переносчик, передающий второй электрон семихи-нону, Qn окислен.
3. В принципе также возможен непосредственный перенос одного электрона от Qn в цепь дальнейших реакций. Такой механизм функционирования реализуется, по-видимому, в окислительных условиях (см. гл. 12).
