Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Зависимость величин а\ и (3i от номера вспышки
В рассмотренной выше модели предполагалось, что вероятности перехода а и (3 (а соответственно ai и (3i) вторичного хинона из окисленной формы в семихинонную и из семихинонной формы в полностью окисленную под действием вспышки света не зависят от номера вспышки. Это приближение оправдано лишь при условии, что перед очередной вспышкой света пигмент полностью восстановлен, а окисление полностью восстановленной формы вторичного хинона (убихинола) на каждую вспышку света происходит с одинаковой эффективностью. Ниже мы рассмотрим только нарушение первого условия, которое может происходить как в окислительных условиях, так и при достаточно большой частоте вспышек света, когда за время между вспышками пигмент не успевает полностью восстановиться.
Качественно влияние неполного восстановления пигмента между вспышками света достаточно очевидно. Чем больше номер вспышки, тем меньше пигмента окисляется под действием вспышки, и, следовательно, вероятности перехода а и (3 должны монотонно уменьшаться при увеличении номера вспышки. Рассмотрим этот вопрос с количественной стороны. Будем предполагать в дальнейшем, что восстановление фотоокисленного пигмента ФРЦ происходит по моноэкспоненциальному закону с константой скорости к\ [см.: (13.6), (13.8)]. Обозначим через a вероятность того, что под действием вспышки света пигмент переходит из восстановленного состояния в окисленное. Тогда переходы пигмента ФРЦ под действием серии вспышек света, а также его последующая темновая релаксация могут быть описаны схемой, полностью аналогичной таковой для вторичного
Соответственно этому изменение в зависимости от номера вспышки вероятности окисленной формы пигмента через время т после очередной (п-й) вспышки света можно в полной аналогии с выражением (13.18) записать в виде
хинона [см.: (13.11), (13.12)].
(13.39)
гг Г
Р,(п) = —-------[l —<1 — 0-1)"
ох = а е~к'в +1 - е~к'в = 1 + (сг - \)е~к'в.
Таким образом, имеем следующее выражение для вероятности окисленной формы пигмента:
(13.41)
Отметим, что полученную формулу можно было бы получить и как предельную для периодического освещения (см. гл. 10), причем при таком подходе вскрывается смысл величины а. Будем в дальнейшем считать, что форма импульса вспышки является прямоугольной, как это показано на рис. 48. Воспользуемся результатами гл. 10, в которой анализируется изменение концентрации окисленной формы переносчика под действием периодического освещения. Кинетика во времени заселенности окисленного состояния пигмента, меняющегося согласно схеме (13.39), имеет вид [см. формулу (10.79)]:
В этих формулах ко— константа скорости, пропорциональная интенсивности действующего света, п — номер вспышки, 0 — темновой интервал между вспышками, % — средняя продолжительность вспышки света, к\ — константа скорости восстановления пигмента. Обычно длительность вспышки света существенно короче, чем время между вспышками, а интенсивность вспышки близка к насыщающей, т. е. справедливы следующие соотношения:
Рассмотрим предельный случай коротких импульсов света, когда а при х^О. В этом случае выражение (13.42) для вероятности окисленной формы пигмента реакционного центра аппроксимируется следующим образом:
В этом соотношении величина а характеризует интенсивность вспышки света. Выражения (13.41) и (13.44) совпадают друг с другом, если а = 1— еа или
Это выражение показывает, что вероятность перехода пигмента из восстановленной формы в окисленную экспоненциально зависит от интенсивности света.
На рис. 71 показаны теоретические кривые изменения концентрации окисленной формы пигмента под действием серии последовательных вспышек света при различных значениях е k°z
-клв
и е 1 , характеризующих интенсивность вспышки и восстановление пигмента за время 0 между вспышками. Из рисунка видно,
e~n[(kl+kQ )z + k\0]
I _ e-i(h+ko)x+he\ 5
(13.42)
Рт(п) = Р0(п)е-к
e»X, k0>ki
(13.43)
PT(n) =
(13.44)
<7 = l-в-**.
(13.45)
Рис. 71. Теоретические кривые изменений концентрации фотохимически активного пигмента реакционного центра в зависимости от номера вспышки света, построенные исходя из выражения (13.44) при различных значе-
—к й
ниях параметра е 0 характеризующего интенсивность света, и
-клв
параметра, е 1 характеризующего скорость темнового восстановления пигмента/ - e~k°z =0,1; II - e~k°z =0,7; величина ек]в равна 0,01 (а), 0,1 (б), 0,4 (в), 0,9 (г)
что в случае насыщающей вспышки света (верхняя строка рисунка) увеличение времени темнового восстановления пигмента приводит к тому, что его окисление происходит в основном только на первую вспышку света (рис. 71, /, в, г). Если же вспышка света не является насыщающей (нижняя строка рисунка), то окисление пигмента происходит приблизительно в равной степени на каждую вспышку. Кроме того, рисунок иллюстри-
