Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
hv -0,2 мс ~0,1 с
p'QiQii--------->P°Q)Q%------------>P°QliQn ---------->
медленно
-> P Q,Q\,----------->PQ,Q„
После активации ФРЦ второй вспышкой происходит перенос второго электрона в акцепторную часть, что приводит к образованию полностью восстановленной формы Qn, не поглощающей при 450 нм. Восстановленный Qn быстро окисляется пулом хинонов и (или) ТМФД. Процессы, происходящие после второй вспышки света, можно изобразить следующим образом:
2Н+
P'QiQn -^P°Q}Ql P°QiQuH2 p°q4q.
2H+
—^—>PI0°0°
После третьей вспышки света образуется семихинонная форма Qn и т. д.
Рис. 65. Изменения поглощения семи-хинонной формы вторичного хи-нонного акцептора в адаптированном к темноте образце хроматофоров Rs. rubrum под действием последовательных вспышек света [Шинкарев и др 1981]
Все процессы, кроме окисления семихинона Qn, происходят за время меньшее, чем время разрешения прибора (0,5 с), поэтому для объяснения наблюдаемых изменений поглощения при 450 нм достаточно ограничиться рассмотрением только редокс-превра-щений вторичного хинона. Для этого необходимо указать, во-пер-вых, как под действием отдельной вспышки света перераспределяются заряды на переносчиках, а во-вторых, как происходит темновое окисление семихинона вслед за очередной вспышкой света.
Ниже, для упрощения обозначений, вторичный хинон будем обозначать как Q.
Обозначим через а и (3 вероятность переноса электрона после вспышки света от пигмента на вторичный хинон при условии, что до вспышки он находился в полностью окисленной (Q°) и семихинонной (Q1) формах соответственно. При малой длительности насыщающей вспышки света величины а и (3 можно отождествить с квантовыми выходами переноса электронов от Р870 на Q0 и Q1 соответственно.
Будем считать, что редокс-потенциал среды выше, чем среднеточечный потенциал хинонов, образующих пул. Поскольку в этих условиях время окисления полностью восстановленной формы Q меньше времени разрешения прибора, то ее можно не учитывать. Поэтому в дальнейшем мы ограничимся рассмотрением следующей простейшей схемы переходов хинона под действием вспышки света.
l-g|—» | 6° 1-1 (13.11)
Если до вспышки хинон находился в окисленном состоянии Q0, то после вспышки он с вероятностью а перейдет в полу восстановленное состояние Q , а с вероятностью 1—а останется в исходном состоянии. Аналогично этому, если др вспышки хинон находился в полувосстановленном состоянии Q , то после нее он с вероятностью (3 перейдет в полностью окисленное состояние Q0, а с вероятностью 1—(3 останется в исходном состоянии. Таким образом, схема (13.11) описывает
дискретные переходы между состояниями вторичного хинона, которые имеют место только в момент вспышки света.
Процесс темновой релаксации семихинона к равновесному состоянию происходит после вспышки по схеме:
т. е. семихинон окисляется с константой скорости т, которую можно считать пропорциональной концентрации окисленной формы медиатора (т=т'\М ]). Будем считать вспышки света мгновенными. Обозначим через 0 время между двумя последовательными вспышками, а через т — время, прошедшее после последней вспышки (О<т<0). Тогда для любого момента времени t можем написать равенство t=nQ+т, где п — число вспышек света. Обозначим также через p(t)=p(nQ+i;)=pT(n) и q(t) =\ - p(t) вероятности того, что в момент времени t вторичный хинон находится в семихинонной (Q1) и окисленной (Q0) формах соответственно.
Для того чтобы найти выражение, описывающее изменение семихинонной формы Q под действием серии вспышек, введем вероятности ai и Pi того, что за время 0 после вспышки, Q перейдет из окисленной формы в семихинонную и из семихинонной формы в окисленную соответственно. Величины ai и Pi учитывают переходы Q как под действием вспышки света, так и последующую темновую релаксацию в течение времени 0. Заметим, что величины ai и Pi совпадают с введенными ранее величинами а и Р, если отсутствует темновое окисление вторичного хинона.
По формуле полных вероятностей для величины р$ можно записать следующее выражение:
Действительно, вероятность того, что через время 0 после п-й вспышки света Q, находится в семихинонной форме, складывается из того, что перед п-й вспышкой света он находился в окисленной форме, умноженной на вероятность перехода в семихинонную форму и вероятности того, что перед п-й вспышкой света он находился в семихинонной форме, умноженной на вероятность остаться в ней.
Выражение (13.13) связывает между собой вероятности семихинона для двух моментов времени, отделенных друг от друга промежутком
0. Проитерировав это выражение вида хп =а+Ьхп.ь получим
хп = a+bxn-\ = a+b(a+xn-2)=.. .=a+ba+b2a+... +ЬпЛа+Ьпх о =
Поскольку после длительной темновой адаптации Qn полностью окислен, то рв(0) =0. Следовательно, для вероятности того, что через время 0 после п-й вспышки света вторичный хинон будет в
