Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
-mt
(mtj
^(0 = 1- E 0/(0- (П-14)
7=0
В этой формуле <7/(0) — вероятность того, что в момент времени перед выключением света на донорной стороне ФРЦ находится I «дырок» или то же s -1 электронов.
Нашей основной задачей является нахождение временной зависимости редокс-состояний различных переносчиков электронов, входящих в состав ФРЦ. Поэтому необходимо перейти от восстановленности R\ и R2, относительно которых была решена система дифференциальных уравнений, к восстановленности (окисленности) отдельных переносчиков электронов, находящихся соответственно на донорной и акцепторной сторонах ФРЦ.
Вероятность того, что z-й переносчик электронов на донорной стороне ФРЦ находится в окисленном состоянии в силу формул
(11.3) и (11.11), определяется следующим выражением:
P(D?) = ±P(R\) =p0(t) + pl(t) +... + Pi_x(t) =
Рй(Ъ) + {р\(Ъ) + Фй(Ъ)} + --- + \^1-л(Ъ) + кф1-г(Ъ) + --- + ^цуРй(Ъ)
Po(0)t^7t; + \р\(Ъ) + Ро(°)}тг^Ро(°) + - + \рь(Ъ) + Pi(°) + - + Pi(0)} (г-1)/ (г-2)/
Но согласно выражению (11.3) величины, стоящие в фигурных скобках перед степенными членами в последнем равенстве, суть стационарные вероятности того, что первый, второй и т. д. переносчики донорной стороны ФРЦ находятся в окисленной форме. Следовательно, полученное соотношение можно записать в бо-
P(D°t) = e
-kt
i-2
+ P(DU)*+P(D°)
(11.15)
В этом выражении Р( Д ,t) —вероятность того, что z-й перенос-
ном состоянии в момент времени t; P(Df*)— вероятность того,
что Di окислен непосредственно перед выключением света.
Выражение (11.15) показывает, что темновая релаксация пе-
реносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ, может быть описана исходя из состояний отдельных переносчиков в замкнутом виде, несмотря на то что исходная система уравнений была записана относительно вероятностей застать определенное число электронов в донорной части ФРЦ.
Полученное соотношение, как и выражение (11.11), имеет следующий вероятностный смысл. Для того чтобы в момент времени t переносчик электронов Д был окислен, необходимо, чтобы в нулевой момент времени он уже находился в окисленном состоянии и за время t в донорную часть ФРЦ не пришло ни одного электрона (вероятность последнего события равна е**) или чтобы в нулевой момент времени /-1 переносчик электронов был окислен и за время t в донорную часть ФРЦ пришел ровно один электрон (вероятность последнего события равна e^-kt) и т. д. или чтобы в нулевой момент времени Д окислен и за время t в донорную часть ФРЦ пришло ровно /-1 электронов (вероятность
Полностью аналогичные выражения справедливы и для восстановленных состояний переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне ФРЦ:
Здесь Р(Aj,t) — вероятность того, что j переносчик на акцепторной стороне ФРЦ находится в восстановленном состоянии;
ни перед выключением света.
Общие формулы (11.15) и (11.16), описывающие процесс темновой релаксации переносчиков электронов, принимают более простой вид, если задана определенная иерархия констант скорости.
Далее мы кратко рассмотрим эти более простые случаи, а сейчас отметим, что процесс темновой релаксации переносчиков электронов описывается степенными членами, стоящими перед экспонентами. Это приводит к появлению своеобразной временной задержки в темновой релаксации переносчиков, которая зависит от местоположения переносчика электронов в ФРЦ. Физический смысл появления временной задержки темновой релаксации переносчиков электронов можно пояснить на примере донорной части ФРЦ. Электрон, поступивший из среды на Д, быстро переносится на Д. Для восстановления второго переносчика необходимо, чтобы из среды поступил еще один электрон, а это в среднем происходит через время ~1 /к после поступления первого электрона и т. д. Иными словами, временная задержка в темновом восстановлении переносчиков электронов связана с тем, что для восстановления Д-го
(11.16)
Р(АГ) — вероятность того, что Аг восстановлен в момент време-
переносчика электронов необходимо предварительно восстановить все переносчики электронов с меньшими номерами. По тем же причинам наблюдается и временная задержка в темновом окислении переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне реакционного центра.
it бремя
Рис. 52. Схематическое изображение функций (11.17), описывающих тем-новое восстановление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ
Полученные соотношения позволяют просто ответить на вопрос о зависимости времен темнового восстановления (окисления) переносчиков электронов, находящихся на донорной (акцепторной) стороне ФРЦ от интенсивности действующего света, а также от констант скорости кит. Действительно, в силу формулы (11.4) вероятность окисленной формы переносчиков тем больше, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии на донорной стороне ФРЦ, поэтому исходя из формулы (11.15) можно записать
