Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В предшествующих расчетах, касавшихся кинетики темнового восстановления пигмента после стационарного освещения, предполагалось что за время освещения стационарное состояние успевает установиться при любой рассматриваемой температуре. Именно в этом предположении было получено соотношение
(12.23), а следовательно, и выражение (12.25). На самом, деле, в случае если при понижении температуры константа скорости переноса электрона от Qi к Qn уменьшается до долей обратных секунд, то стационарное состояние за время освещения (1 — 10 с) установиться не успевает. Следовательно, формулы (12.25— 27), связывающие вклады быстрого компонента при импульсном и стационарном освещении, уже перестают быть, справедливыми. Приведем необходимые количественные оценки.
Ниже будем предполагать, что /?(0)+д(0) =1, поскольку можно не учитывать те центры, в которых непосредственно перед темновой релаксацией пигмент восстановлен. В силу этого выражение для 5 в формуле (12.12) с учетом формулы (12.8) можно переписать в виде
т1-д(0)(Я1-к_0)
т1-д(0)(Л2-к_0)
/
/1
%
то
m
so - 80
- 70
- BO
\so
~ 40 -JO -20 7 W
SO
so
70
60
50
id
JO
го
10
hlh
,-l. .J__I__J___I__¦ \ I
m 200 240 280
Температура, H
J %~{т,'тун}~*
ft время
Рис. 59. Теоретическая зависимость коэффициента р от времени, рассчитанная по уравнению (12.30)
Рис. 60. Теоретическая температурная зависимость величины относительного вклада быстрого компонента темнового восстановления пигмента при импульсном (1) и стационарном (2) освещении, а также величин констант скорости обратного переноса от Qi к Р (3) обратного времени быстрой компоненты (4)
Заметим, что для нас наиболее интересен случай, когда ко > т\, т.е. когда при понижении температуры константа скорости переноса электрона от Qi к Qn стала меньше константы скорости обратного переноса от Qi к Р, поскольку только при таком соотношении наблюдается заметный вклад быстрого компонента в темновое восстановление пигмента. В этом случае при насыщающей интенсивности света (ко >к.о>т\) в силу быстрого усреднения электрона между Р и Qi можно записать следующее выражение для зависимости восстановленное™ вторичного хинона от времени после включения постоянного света:
Подставляя полученное выражение вместо q(G) в соотношение (12.28) с учетом выражения (12.8), получим следующую зависимость коэффициента 5 от времени:
Отметим, что случай t= 0 приводит к 5 = 1. что соответствует импульсному освещению. Наоборот, случай t—>оо соответствует стационарному освещению, и мы получаем 5=^2^1 в полном согласии с формулой (12.24).
Поскольку %2 < к-о < то при увеличении времени освещения
/77 j + /77___________| + к
^_еЛт\+т-\+к)г
(12.29)
5 =
(12.30)
происходит монотонное уменьшение величины 5 в (12.30) от единицы при импульсном освещении, до величины А2А4 соответствующей постоянному стационарному освещению.
На рис. 59 в качестве иллюстрации приведена зависимость коэффициента 5 от времени освещения.
Существенно отметить, что значения показателей экспонент в выражении (12.30) уже были оценены по формуле (12.20). Таким образом, соотношение (12.20) оценивает, по существу, время установления в ФРЦ стационарного состояния. Исходя из формулы (12.20) можно записать следующую оценку времени установления стационарного состояния:
t> Л_______ = 1 хим (12.31)
Мк-ъ к.о 1- Хим
12.5. Иллюстрация модели
Даже такая простая модель, как рассмотренная выше, качественно правильно описывает наблюдаемые в эксперименте температурные зависимости параметров кинетики темнового восстановления пигмента при импульсном и стационарном освещении.
В качестве примера на рис. 60 приведены расчетные величины вклада быстрого компонента темнового восстановления пигмента при импульсном и стационарном освещении, а также температурная зависимость констант скорости ко и времени быстрой компоненты (l/^i).
Расчет величин констант скорости был произведен следующим образом:
1. Температурную зависимость константы скорости ко аппроксимировали формулой
к_0 =90е~т 1156.
2. Для константы скорости переноса электронов между первичным и вторичным хинонами тп\ использовали соотношение
АЕ
кТ-------
rv± г>гр
Щ =-~Ze ,
п
где энергию активации АЕ полагали равной 11 ккал/моль = 46 кДж/моль [Parson, 1969; Chamorovsky et al., 1976], а величину трансмиссионного коэффициента х подбирали таким образом, чтобы при комнатной температуре значение т\ составляло 3-10 с"1.
3. Для константы скорости т.\ предполагали такую же температурную зависимость и считали, что при комнатной температуре она равна 2-102 с"1.
4. Предполагали, что величина константы скорости к не зависит от температуры во всем рассматриваемом диапазоне температур.
