Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
оценку для вероятности состояния С-Сг°+1 в виде Р(С]С®+Х)> а,
мы тем самым находим оценку и для Р( С)) и Р( Сг°+1):
P(Cj)>a,P(Cf+l)>a.
Выведенные в предыдущем пункте неравенства (7.74) по существу оценивали вероятность состояния Таким обра-
зом, для вероятностей редокс-состояний отдельных переносчи-
P(C])>(l/kl+i)/(l/ki +1 /к2 +1/Лг3 + ... + 1/?„+1), i= 1, 2 P(Cf)>(l/kj)/(l/ki+l/k2+l/k}+... + l/k„+i),J=l,2,-,n.
Из полученных неравенств с учетом равенства Р(С,0) + Р(С]) = 1 можно вывести также двусторонние оценки для вероятностей различных состояний отдельных переносчиков электронов:
(1 /км)/
и+1
ТЛ/kj
U=1
и+1
Z1 /*,
U=1
<Р(С*)<
Z 1/^1
и+1
Zl/^y
и=>
и+1
Zl/Ar, U=1
(7.79)
(7.80)
w**+1
Рассмотрим исходя из полученных оценок вероятности застать тот или иной переносчик электронов соответственно в окисленном и восстановленном состояниях. Пусть константа скорости к\ существенно меньше всех остальных констант скорости
\
(кЛ XI/к
U** J представить в виде
( \ 1- ?1/*,
<1, тогда неравенства (7.80) можно приближенно
\j*i
к{ <Р(С® )<1- к{ / км.
(7.81)
Откуда следует, что /-й переносчик электронов практически полностью окислен. Таким образом, если константа скорости «при-
тока» электронов к данному переносчику становится меньше всех остальных констант скорости, то этот переносчик становится окисленным. Совершенно аналогично, если самой маленькой константой скорости становится константа «оттока» электронов от данного переносчика электронов, то он становится восстановленным. Объединяя этот вывод с предыдущим, получим, что переносчик, расположенный левее наименьшей константы скорости на схеме (7.69), полностью восстановлен, а правее — полностью окислен.
Заключение
При анализе кинетики переноса электронов в комплексах мо-лекул-переносчиков часто возникают вопросы, для ответа на которые нет необходимости решать соответствующую систему дифференциальных или алгебраических уравнений. Одним из наиболее важных вопросов такого рода является вопрос о заселенности состояний комплекса. В ряде случаев заселенности некоторых состояний комплекса так малы, что их не надо учитывать при анализе кинетики переноса электронов, особенно если это состояние входит в качестве слагаемого в сумму большого числа членов. Типичным здесь является случай, когда нас интересует кинетическое поведение редокс-состояний отдельных переносчиков, являющихся суммой различных состояний комплекса. Пренебрежение в этой сумме членами с малой вероятностью — эффективный метод уменьшения размерности исходной системы уравнений. Стандартный путь исследования заселенности состояний состоит в решении, точном или приближенном, соответствующей системы уравнений. Вместе с тем часто информацию о вероятности того или иного состояния можно получить не решая системы уравнений, а из оценок, использование которых должно быть существенно проще, чем нахождение точного решения. Естественно, что это приводит к применению локального подхода, когда вероятность интересующего нас состояния оценивается лишь из уравнения для этого состояния, а в самой оценке фигурируют лишь константы скорости «притока» и «оттока» для данного состояния.
Глава 8
МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ В КОМПЛЕКСАХ
Существенной особенностью рассматриваемого описания транспорта электронов в комплексах является экспоненциальное возрастание числа состояний комплекса при увеличении числа входящих в него переносчиков. Так, комплекс из 10 переносчиков, каждый из которых может находиться только в двух состояниях, имеет 1024 различных состояния. В результате даже запись уравнений и учет различных начальных условий представляют собой труднообозримую задачу. В данной главе рассмотрены некоторые методы упрощенного описания кинетики переноса электронов в комплексах переносчиков.
8.1. Ограничение на число электронов, находящихся в комплексе, как метод упрощения схемы переходов
Как уже указывалось в гл. 4, какие-либо ограничения на число электронов, находящихся в комплексе, приводит к резкому уменьшению числа уравнений, с помощью которых может быть описан перенос электронов. Существуют несколько особенно простых случаев, когда легко находятся характеристики переноса электронов в комплексе. В частности, если в комплексе на рассматриваемых временах находится не более одного электрона (одной «дырки»), то система уравнений, описывающая функционирование такого комплекса, допускает простое точное решение как для стационарного режима, так и для переходных процессов. Экспериментально указанное ограничение на число электронов в комплексе можно осуществить, изменяя, например, концентрацию экзогенных доноров и акцепторов, pH и т. д. Исходя из сказанного, более удобным для анализа будет эксперимент, проведенный при таких специально подобранных условиях.
