Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
1. На отрезках времени сопоставимых или больших, чем время обмена электронами между ФРЦ и средой, восстановленность переносчиков электронов на донорной (акцепторной) стороне соответствует их потенциалу полувосстановления: чем выше редокс-потенциал переносчика, тем выше его восстановленность. Сказанное справедливо как для стационарного режима, так и для переходных процессов.
2. Свет индуцирует окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ, и восстановление переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне; причем сначала окисляется самый далекий от световой стадии переносчик электронов (Д), затем более близкий (Д-i), и т. д. Аналогично этому сначала восстанавливается As, затем As_\ и т. д.
3. Характер переходного процесса, индуцированного освещением, определяется соотношением величин констант скорости к/т. Если константа скорости к притока электронов в ФРЦ существенно больше, чем константа скорости т оттока электронов из ФРЦ (к>т), то при включении света наблюдается немонотонное окисление переносчиков электронов на донорной стороне ФРЦ (рис. 55) и 5-образное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ (рис. 55). Если же т > к, то наблюдается 5-образная кинетика окисления переносчиков на донорной стороне и немонотонное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ.
4. При выключении света переносчики Д,..., Д восстанавливаются, а переносчики А\,..., As окисляются. Характерной особенностью кинетик темнового восстановления и окисления переносчиков является 5-образность и связанная с ней временная задержка в темновом восстановлении (окислении), тем большая, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии (рис. 55).
Отметим в заключение, что рассмотренный в гл. 9—11 подход может оказаться полезным при анализе не только переноса электронов в ближайшем донорно-акцепторном окружении ФРЦ, но и при анализе функционирования комплекса Ъс\, сопряженного с ФРЦ.
Глава 12
КИНЕТИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛА, ОКИСЛЕННОГО ИМПУЛЬСНЫМ И ПОСТОЯННЫМ СВЕТОМ В ХРОМАТОФОРАХ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ
В ряде работ [Clayton, 1962; McElroy et al., 1974; Лукашев и др., 1975; Чаморовский и др., 1976; 1977; Lukashev et al., 1976; Chamorovsky et al., 1976; Нокс и др., 1977; Кононенко, 1980; Фабиан и др., 1980; Петров и др., 1983] исследована температурная зависимость кинетики темнового восстановления фотохимически активного пигмента (димера бактериохлорофилла, Р870) в целых клетках, изолированных хроматофорах и препаратах ФРЦ различных пурпурных бактерий при высоких редокс-потенциалах среды (Ен > 350 мВ). В этих условиях, в темноте, восстановлен только пигмент ФРЦ, и после окисления под действием света он может получать электрон лишь от фотовосстановленных эндогенных акцепторов. Как правило, обнаруживаются два кинетических компонента темнового восстановления пигмента [Лукашев и др., 1975; Чаморовский и др., 1977]. При комнатной температуре (рис. 56) наблюдается только компонент со временем 1ч-10 с и более, связанный с восстановлением пигмента от вторичных акцепторов электронов. Понижение температуры до 270—240 К приводит к появлению более быстрого компонента со временем 25—100 мс (рис. 56), обусловленного, по-видимому, обратным переносом электронов от первичного хинона на пигмент ФРЦ.
При понижении температуры относительный вклад быстрого компонента возрастает, а вклад медленного — уменьшается. Аналогичный эффект вызывает и уменьшение влажности препаратов [Нокс и др., 1979; Nikolaev et al., 1980]. Этот эффект, по-видимому, связан с замедлением переноса электронов между первичным (Qi) и вторичным (Qn) хинонами, что подтверждается появлением быстрого компонента уже при комнатной температуре, если перенос электронов ингибирован о-фенантролином [Лукашев и др., 1975; Chamorovsky et al., 1976].
Рис. 56. Кинетика фотоиндуцированныу окислительно-восстановительных превращений бактериохлорофилла Р870 в хроматофорах Rhodospirillum rumbrum и Р890 в хроматофорах Ectothiorhodospira shaproshnikovii, измеренная по изменению поглощения при 790 нм при температурах между 298 и 230 К [Lukashev et al., 1976]
В данной главе проанализирована схема переноса электронов в ближайшем донорно-акцепторном окружении ФРЦ пурпурных бактерий и предложены способы расчета величины константы скорости переноса электронов от первичного хинона ко вторичному по данным кинетики редокс-превращений пигмента в окислительных условиях.
12.1. Схема переноса электронов
Общепринятая схема переноса электронов в хроматофорах и реакционных центрах пурпурных бактерий в окислительных ус-
P^±Q,^±.QB (12.1)
А к-о m-i
Здесь Р — фотохимически активный пигмент ФРЦ; QT, Qn — со-
ответственно первичный и вторичный хинонные акцепторы электронов ФРЦ, ко — «световая» константа скорости, пропорциональная интенсивности действующего света. Смысл остальных констант скорости ясен из схемы.
