Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Рубин А.Б. -> "Транспорт электронов в биологических системах " -> 49

Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.

Рубин А.Б., Шинкарев В.П. Транспорт электронов в биологических системах — М.: Наука, 1984. — 321 c.
Скачать (прямая ссылка): transportelektronov1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 136 >> Следующая

Рассмотрим определение сил и потоков для переноса электронов в комплексе на простейшем примере двух одноэлектронных переносчиков, взаимодействующих друг с другом согласно схеме [Венедиктов и др., 1980в]:
к\ ко кх
D ^ С, ^ С2 ^ А (5.60)
т\ m2 гщ
где D, А — донор и акцептор электронов соответственно.
Объединение переносчиков электронов С\ и С2 в единый комплекс приводит к тому, что вместо термодинамических характеристик отдельных переносчиков необходимо определять термодинамические характеристики всего комплекса. Поэтому от схемы (5.60) необходимо перейти к рассмотрению
(5.61)
На этой схеме через С, и С,; (i— 1, 2) обозначены соответственно окисленное и восстановленное состояния переносчиков электронов С\ и С2. На графе к\, къ пропорциональны концентрации восстановленной формы донораD, а к$, к$ — акцептора^; mi, тз и гп4, ms пропорциональны концентрациям этих веществ в окисленной форме; кг, шг — мономолекулярные константы скорости внутрикомплексного переноса электрона.
На схеме (5.61) учтена кооперативность в переносе электронов, т. е. зависимость констант скорости электронного транспорта от состояний переносчиков, непосредственно не участвующих в переносе электрона. Далее будем предполагать отсутствие кооперативности в переносе электронов (к\ = кз, т\ = тз, к$ = к5, т4 - т5).
Переходы между состояниями комплекса, соответствующие схеме (5.61), могут иметь как мономолекулярную природу (пере-
нос электронов внутри комплекса), так и бимолекулярную (взаимодействие комплекса с D и А).
Суммарный поток / для мономолекулярной реакции внутри-комплексного переноса электронов между С\ и С2 равен разности частичных потоков в прямом (Jx = к2\С{С2 ]) и обратном (Jл = т2 [С,0 С\ ]) направлениях:
Ix =JX -J_x =k2[ClC°2]-m2[C?Cl2]= (5 62)
= т2Р(С{С°2)-т2Р(С°С\)
Здесь [Q С2 ], [С] С2 ] —концентрации комплексов,
находящихся в состояниях С}С2 и CfC^; /’(С/С^), Р(СХС\)
— вероятности того, что комплекс находится соответственно в состояниях С/С2 и СХС\; N — общее число комплексов в единице объема.
Соответствующую этому потоку «обобщенную» силу Х\ можно выразить как
Y - 7?7in ¦А -т?т]п k2P(C\cl) _ л1-КЛп——-К1 in 0лк = Mriro ~Mrori -
j~\ m2p(c"ci2) г^2
ио _ио . кг. р&№) 12 Чс2 Р(С, С2)
(5.63)
где JU \ о и № о 1 — химические потенциалы состоянии
С\С2 С\ С2
комплекса С/С2 и СХС\. Вместе с тем если бы переносчики электронов, взаимодействующие друг с другом согласно схеме
(5.60), были подвижны, то при условии равенства их общих концентраций поток 12 и сила Х2 для бимолекулярной реакции переноса электронов между С\ и С2 определялись бы другими выражениями:
I2=J2-J_2 = k'2 [Cl ] [С2 ] - m2 [Cf ] [C2 ] = k'2P(Cl)P(C°2) - m;P(C,°)P(Cb]
= N2
И
J-2 (тгОДС,0)^)
= <X.i - Mro) - (Mri
где k2 и m2 — бимолекулярные константы скорости, отвечающие переносу электронов между переносчиками С\ и С2 соответственно в прямом и обратном направлениях; ц ], ц —
Ci Ci
химические потенциалы i-то переносчика (z—1, 2) в
восстановленной и окисленной формах; Р(С]) [Р(С?)] — доля
i-то переносчика электронов, находящегося в восстановленной (окисленной) форме.
Рассмотрим сначала случай редокс-равновесия комплекса со средой. При этом редокс-состояния отдельных переносчиков электронов, составляющих комплекс, независимы (см. раздел 5.2), а значит, справедливы следующие равенства для вероятностей (долей) состояний комплекса
Р(С10С2°) = Р(С1°)Р(С20), Р(С\С") = Р(С\)Р(С'1),
р(с<;с'2)=р(с<;)р(с\), р(с\с\)=р(с\)р(с\).
Это в свою очередь приводит к тому, что выражения (5.62) — (5.64) для потоков 1\ , /2 и сил Х\, Xi становятся тождественными друг с другом при условии равенства соответствующих констант
к2 = Nk2, т2 = Nm2. (5.66)
Отсюда следует важный вывод: равновесные термодинамические параметры для переносчиков электронов, организованных в комплексы, совпадают с таковыми для подвижных переносчиков, взаимодействующих друг с другом согласно закону действующих масс. Необходимо, однако, помнить, что этот вывод получен лишь для условия, предполагающего отсутствие кооперативно-сти в переносе электронов.
Заключение
В обычном применении термодинамики к анализу переноса электронов в биологических системах рассматриваются, как правило, лишь концентрации окисленных и восстановленных форм отдельных переносчиков электронов.
Однако в комплексах с фиксированной стехиометрией компонентов скорость переноса электронов определяется состояниями всего комплекса, а не состояниями отдельных переносчиков.
В полной аналогии с анализом, проведенным в предыдущей главе о применении закона действующих масс к описанию переноса электронов в комплексах, показано, что в условиях редокс-равновесия со средой к в отсутствие кооперативности в переносе электронов величины термодинамических параметров комплексов переносчиков и подвижных переносчиков совпадают. Если же имеют место кооперативность в переносе электронов или нарушение редокс-равновесия со средой, то термодинамический анализ комплексов переносчиков, основанный на использовании концентраций окисленных и восстановленных форм отдельных переносчиков электронов, становится неприменимым.
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed