Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
объясняется тот факт, что в ФРЦ фототрофных бактерий окислен-ность пигмента всегда меньше, чем окисленность цитохрома [Пытьева и др., 1973].
10.2. Величина стационарной скорости переноса электронов через комплекс
В стационарных условиях скорость переноса электронов через комплекс может быть определена как скорость переноса электронов через любую стадию на схеме (10.1). После того как исходная схема (10.1) была сведена к схеме (10.4) двух многоэлектронных переносчиков электронов, удобнее всего для определения стационарной скорости переноса электронов через комплекс использовать выражение, связанное с поступлением электронов в комплекс
V = kP(D°J, 10.11)
и выражение, учитывающее скорость оттока электронов из комплекса
V = тР( А]) (10.12)
Поскольку окисленному состоянию Dn соответствует в силу формулы (10.8) сумма всех состояний многоэлектронного переносчика R\ за исключением состояния с п электронами, мы можем записать для стационарной скорости переноса электронов через комплекс следующее выражение:
V = kP(D°„) = k
fp(R?)
q=0
= k(l-P(R?)). (Ю.13)
Аналогично этому можно записать:
= m(l-P(R%)). (10.14)
V = тР( А\) = т
Г = 1
Стационарную скорость переноса электронов можно подсчитать также и исходя из световой стадии:
V = к0P(D\A°) = к0( 1 - Р(В» U RD). (10.15)
Как непосредственно следует из написанных выражений (10.13— 10.15), скорость переноса электронов через комплекс не может превосходить каждую из констант скорости к, т, ко в силу того, что вероятность всегда не превышает единицу. Иными словами, скорость переноса электронов через комплекс не превышает минимальную из констант скорости:
V <min(k,k0,m). (10.16)
Как показано в гл.7, эта скорость не может быть также меньше, чем
величина (\1к+\1ко+\1т)л. Таким образом, для величины стационарной скорости переноса электронов через комплекс справедливы неравенства:
V <min(к,к0,т). (10.17)
Из полученных неравенств следует, что скорость переноса электронов через комплекс определяется наименьшей из констант скорости. Причем если какая-либо из констант скорости стремится к нулю, то скорость переноса электронов будет приближаться к этой константе и, следовательно, также будет стремиться к нулю. В частности, скорость переноса электронов через ФРЦ равна нулю в темноте (?о=0).
10.3. Стационарные вероятности состояний ФРЦ
Для того чтобы найти стационарные вероятности состояний комплекса ФРЦ, необходимо решить соответствующую схеме
(10.4) систему алгебраических уравнений, получающуюся из системы (10.7) приравниванием производных нулю:
mP(R?R\ ) - kP(RxRl ) = 0,
kP(R\]4) + mP(R\ R\)-{k + к() )P(R\ R^) = 0, (10 18)
kP(R"~lR2 ) - тР( R'i'Ri ) = 0.
Решив систему уравнений (10.18) и найдя вероятности того, что на донорной и акцепторной сторонах ФРЦ находится соответственно / и / электронов, по формулам (10.8, 10.9) можно найти вероятности отдельных переносчиков.
Затрудняясь дать общее решение системы уравнений (10.18), мы в дальнейшем рассмотрим лишь несколько предельных случаев, когда какая-либо из констант скорости, фигурирующих на схеме (10.4), существенно больше, чем остальные константы скорости. Предварительно рассмотрим некоторые оценки.
Донорная часть ФРЦ
Для вероятностей состояний R\ исходя из системы уравнений
(10.18) (схемы 10.4) можно написать следующие соотношения:
kP(R? ) = к0 (R\ R-2) + ... + P(R\Rt)]
................................. (10.19)
kP(R"~x ) = k0 \p(R\'Rj ) + ... + P(R"Rs2~x )}
Учитывая теперь, что
P(R[Rl)+...+P(R[tff1) ^P(К$)+¦¦¦ +P(R\R2) = p(R\ A (10.20)
kP(R*) < k0P(R\),
(10.21)
kP(R^) < k,P(R?).
Перемножая г последних неравенств, можно получить
krP(R^r )<k0rP(Rxn), (10.22)
Поскольку вероятность застать донорную часть в одном из возможных состояний равна единице: JP(i?1°) + JP(i?11) + ... + JP(i?") = l? то для Р(R”) можно записать неравенство.
P(R?)<l-P(R?~rX (10.23)
Подставляя последнее неравенство в формулу (10.22), для вероятности застать донорную часть ФРЦ с (п—г) электронами получим следующее неравенство, которое и было нашей целью:
P(Rr)<k0r/(k0r +кг). (10.24)
Из формулы (10.24) следует, что при к»к$ вероятности состояний донорной части ФРЦ с п—г электронами (г>1) пренебрежимо малы и их можно не учитывать при рассмотрении переходов комплекса из одного состояния в другое. Оценим погрешность, делаемую нами при рассмотрении переходов только внутри состояний донорной части ФРЦ с п электронами. Просуммировав все неравенства (10.21) и заменив сумму вероятностей, стоящую справа, на единицу, мы получим следующее неравенство для суммы вероятностей пренебрегаемых состояний:
