Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
W-fy* о а 6 в
mt Hit пн
Рис. 72. Теоретическая зависимость величины индуцированного вспышкой света окисления пигмента реакционного центра от номера вспышки, рассчитанная исходя из формулы (13.46)
Величины параметров е~к°в и е~к]Х, характеризующих интенсивность вспышки и скорость темнового восстановления пигмента, равны соответственно 0,1 и 0,3
Рис. 73. Теоретическая зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона от номера вспышки
Кривые рассчитаны исходя из уравнения (13ЛЗ), в котором вероятности перехода а и Р определяются соотношениями (13.48). Величины параметров е~к°х и е~кх°, характеризующих зависимость вероятностей перехода от номера вспышки света, равны 0,1 и 0,4 (а, б) и 0,1 и 0,1 (в). Значение параметра е~тв, характеризующего темновое окисление семихинона, равно 0.4 (а) и 0.9 (б, в)
рует тот факт, что при увеличении времени темновой релаксации (k\Q —> 0) количество окисляемого пигмента на вторую, третью и т. д. вспышки света уменьшается.
Рассмотрим количество пигмента, окисляемое на п-ю вспышку света [см. формулу (13.44)]:
р0(п) -р0(п-1) = А + Ве~^а+к1в^п~^ (13.46)
где величины^ и В определены следующим образом:
(13.47)
l_e-(k0X+ki&) \_e-{koX+ki0)
Соотношение (13.46) показывает, что количество пигмента, окисляемое на п-ю вспышку света, экспоненциально зависит от индекса п, стремясь к стационарной величине А (рис. 72).
Зависимость вероятности а((3) перехода от номера вспышки может быть обусловлена неполной темновой релаксацией ФРЦ после предыдущей вспышки. В этом случае вероятности перехода вторичного хинона из окисленной формы в семихинонную и из семихинонной формы в окисленную (в пренебрежении остальными состояниями хинона) зависят от номера вспышки следующим образом:
а(п) = [Р0(п)-Рд(п-\)](р, а(п) = [Р0(п)-Рд(п-\)]у/. (13.48)
Здесь величины ср и \|/ определяют вероятность попадания электрона на вторичный хинон, находящийся соответственно в окисленной и семихинонной формах.
Таким образом, проведенный нами ранее анализ зависимости количества пигмента, окисляемого под действием п-й вспышки света (см. рис. 71 и 72), описывает зависимость вероятностей перехода а и (3 от номера вспышки света. В этом случае характер изменения концентрации семихинонной формы вторичного хинона может существенно отличаться от представленных на рис. 69 типов. Для того чтобы количественно рассмотреть эти изменения концентрации семихинона Qn, необходимо величины (13.48) подставить в рекуррентное соотношение, полностью аналогичное формуле (13.13). Полученное таким образом выражение может быть использовано для построения графика концентрации семихинона Qn в зависимости от номера вспышки света. На рис. 73 представлены некоторые из таких зависимостей. Из рис. 73, а видно, что кинетика изменения концентрации семихинона Qn может существенно отличаться от двухтактной (рис. 73, в), если величины вероятностей перехода зависят от номера вспышки.
Рассмотренный выше анализ позволяет сформулировать следующие критерии, выполнение которых необходимо для наблюдения ярко выраженных двухтактных колебаний концентрации семихинонной формы вторичного хинона под действием вспышек света (сравним с: [O'Keefe et al., 1981]).
в
у.
Рис. 74. Зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинона Qn от интенсивности вспышки света в хроматофорах Rhodospirillum rubrum
а — контроль; б, в — соответственно 40 и 11% от интенсивности вспышки в контроле. Среда инкубации: фосфатный буфер (pH 6,86)—30 мМ; ТМФД — 33 мкМ
а
\
tttttt
в
20
49
Рис. 75. Зависимость двухтактных колебаний концентрации семихинона Qn в хроматофорах Rs. rubrum от времени между вспышками света (а) и соответствующие теоретические кривые (б)
Среда инкубации: фосфатный буфер (pH 6,86)—30 мМ; ТМФД — 66 мкМ. Теоретические кривые рассчитывали исходя из соотношения (13.18) при ос+р=1,824; тд = 0,159
1. Наличие эффективного донора электронов, обеспечивающего восстановление фотоокисленного пигмента перед очередной вспышкой света. Роль такого донора электронов может выполнять ТМФД и другие медиаторы, для которых константа скорости переноса электронов на фотоокисленный пигмент больше, чем константа скорости окисления семихинонной формы вторичного хинона.
2. Предварительная темновая адаптация образца, необходимая для приведения всех реакционных центров в одинаковое состояние.
3. Интенсивность вспышки света должна быть насыщающей, а ее длительность — короче времени одного оборота реакционного центра.
4. Время между вспышками должно быть, с одной стороны, достаточным, чтобы полностью восстановить пигмент перед очередной вспышкой, а с другой — должно быть сопоставимо или меньше времени жизни семихинонной формы вторичного хинона в рассматриваемых условиях.
