Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 63. Зависимость от концентрации ТМФД амплитуды медленной компоненты изменений поглощения при 450 нм (см. рис. 62), индуцированных вспышкой света в суспензии хроматофоров Rs. rubrum
Условия, как на рис. 61. Редокс-потенциал среды 130—230 мВ
Как следует из рис. 63. для восстановления половины всех окисленных вспышкой света ФРЦ достаточно всего двух микромолей ТМФД. На самом деле, эти концентрации еще меньше, поскольку в эксперименте при увеличении концентрации ТМФД происходит смещение редокс-потенциала среды в восстановительную область и, следовательно, в области низких концентраций ТМФД значительная его часть находится в окисленном состоянии.
Рис. 64. Зависимость характерного времени темнового окисления семихинонной формы вторичного хинонного акцептора ФРЦ от редокс-потенциала среды (Е)
а — изменения поглощения при 450 нм, индуцированные вспышкой света; Е=210 мВ (1) и 250 мВ (2); б — зависимость величины константы скорости окисления семихинона от редокс-потенциала среды, через экспериментальные точки проведена одноэлектронная кривая Нернста, соответствующая среднеточечному потенциалу (260 мВ) ТМФД (40 мкМ). Остальные условия, как на рис. 61 [Верховский и ДР., 1981]
0 4 8 & ft ZO 40
[ТМФД] мкМ
Оцененная исходя из данных рис. 63 бимолекулярная константа скорости переноса электронов от ТМФД к пигменту равна - 102 мМ-1с-1.
Окисление в темноте семихинонной формы Qn, образовавшейся после единичной вспышки света, зависит от заданного в темноте редокс-потенциала среды (рис. 64, а). Зависимость характерного времени тш темнового окисления семихинонной формы Qn от редокс-потенциала среды можно объяснить ее окислением присутствующим в среде медиатором. Поскольку концентрация медиатора (40 мкМ), использовавшаяся в экспериментах, значительно превышала концентрацию реакционных центров (<0,5 мкМ), то в рассматриваемом диапазоне редокс-потенциалов среды концентрацию окисленного медиатора можно считать постоянной. Это позволяет объяснить зависимость времени темнового окисления семихинонной формы Qn от редокс-потенциала среды (Е) зависимостью концентрации окисленной формы медиатора от Е. В силу уравнения Нернста
Е = Е°+ — ln^i (13.9)
F [АГ]
для псевдомономолекулярной константы скорости темнового окисления семихинонной формы Qn можно написать
zi}2~k = k'[M+] = k'MI
1 + ехр
/ п \Л
e^-ef
RT
V J J
(13.10)
где — нормальный окислительно-восстановительный потенциал медиатора, R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, F — число Фарадея, [М^, [М“] — концентрации окисленной и восстановленной формы ТМФД соответственно; М= [М+]+ [М“].
На рис. 64, б показана зависимость константы скорости окисления семихинонной формы Qn от редокс-потенциала среды. Через экспериментальные точки проведена одноэлектронная кривая титрования Нернста со среднеточечным потенциалом, соответствующим ТМФД (Е° = 260 мВ). Амплитуду теоретической кривой подбирали с целью максимального приближения к экспериментальным точкам.
Выражение (13.10) можно использовать для оценки бимолекулярной константы скорости окисления медиатором семихинонной формы ри. Она оказалась равной к&5,5 мМ-1с-1.
Таким образом, подбором медиатора, его концентрации и ре-докс-потенциала среды можно стабилизировать Qn на время, значительно превышающее время темновой релаксации пигмента.
13.2. Кинетическая модель двухтактных колебаний концентрации семихинона
Если через некоторый интервал после первой вспышки света дать вторую вспышку, то на Qn будет перенесен второй электрон, в результате чего Qn из семихинонной формы перейдет в полностью восстановленную форму, которая не поглощает свет в исследуемом спектральном диапазоне. На рис. 65 видно резкое уменьшение поглощения при 450 нм после второй вспышки света. Если после этого дать третью вспышку света, то опять образуется семихинонная форма Qn, которая поглощает при 450 нм и т. д. Видно, что для исследуемого образца наблюдаются по крайней мере шесть тактов увеличения и уменьшения оптической плотности.
Наблюдаемые изменения поглощения могут быть объяснены исходя из кинетической схемы (13.2).
После темновой адаптации Р находится в восстановленном состоянии, a Qi и Qn — в окисленном.
В результате активации реакционного центра первой вспышкой света электрон от Р, за время -200 пс, попадает сначала на Qi а затем, за -0,2 мс,—на Qn, в результате чего образуется семихинонная форма Qn, поглощающая при 450 нм. Окисленный пигмент достаточно быстро, с константой скорости -102 мМ-1с-1, восстанавливается от медиатора и, следовательно, уже не может окислять образовавшуюся на свету семихинонную форму Qn, которая относительно медленно, с константой скорости -5 мМ-1с-1, окисляется ТМФД. Таким образом, после первой вспышки света реакционный центр оказывается в медленно релаксирующем состоянии P1Qi°Qn1. Рассмотренные процессы можно изобразить следующим образом [Wraight, 1979b]:
