Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
P(Alj) = e-™\p(AU{f^+P(4)&^ +
*P<Al>T^7+ *Р<а',>
(г-3)!
г= 1,2, ...,5. (11.16)
Здесь P(A -,t) — вероятность того, что j переносчик на акцепторной стороне ФРЦ находится в восстановленном состоянии; Р(АГ) — вероятность того, что Аг восстановлен в момент времени перед выключением света.
Общие формулы (11.15) и (11.16), описывающие процесс темновой релаксации переносчиков электронов, принимают более простой вид, если задана определенная иерархия констант скорости.
Далее мы кратко рассмотрим эти более простые случаи, а сейчас отметим, что процесс темновой релаксации переносчиков электронов описывается степенными членами, стоящими перед экспонентами. Это приводит к появлению своеобразной временной задержки в темновой релаксации переносчиков, которая зависит от местоположения переносчика электронов в ФРЦ. Физический смысл появления временной задержки темновой релаксации переносчиков электронов можно пояснить на примере донорной части ФРЦ. Электрон, поступивший из среды на Dn, быстро переносится на Д. Для восстановления второго переносчика необходимо, чтобы из среды поступил еще один электрон, а это в среднем происходит через время -l/к после поступления первого электрона и т. д. Иными словами, временная задержка в темновом восстановлении переносчиков электронов связана с тем, что для восстановления Д-го переносчика электронов необхо-
димо предварительно восстановить все переносчики электронов с меньшими номерами. По тем же причинам наблюдается и временная задержка в темновом окислении переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне реакционного центра.
Рис. 52. Схематическое изображение функций (11.17), описывающих тем-новое восстановление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ
Полученные соотношения позволяют просто ответить на вопрос о зависимости времен темнового восстановления (окисления) переносчиков электронов, находящихся на донорной (акцепторной) стороне ФРЦ от интенсивности действующего света, а также от констант скорости кит. Действительно, в силу формулы (11.4) вероятность окисленной формы переносчиков тем больше, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии на донорной стороне ФРЦ, поэтому исходя из формулы (11.15) можно записать
P(D?)f/t) < P(D?) < P(D?)f/t), (11.17)
где
-kt
1+*, + М1+...+ (йГ 2/ (/ 1 >
Из этого неравенства вытекает, что при достаточно близких величинах окисленности переносчиков Д и Д кинетика темнового восстановления переносчика Д определяется функцией f?t). Как следует из проведенного в гл. 10 анализа степень окисленности переносчиков электронов близка при насыщающей интенсивности действующего света, при условии, что к<т. На рис. 52 приведена в качестве примера функция fq(t) при различных значениях параметра q. Из рисунка видно, что в процессе темповой релаксации выполняется соотношение окисленностей переносчиков, даваемое выражением (11.4), — чем больше номер переносчика, тем больше его окисленность. Кроме того, время темнового восстановления переносчиков электронов также существенно зависит от расположения переносчика в ФРЦ, чем больше номер переносчика, тем дольше
этот переносчик восстанавливается.
Кинетика темновой релаксации переносчиков электронов описывается функцией fq{t) только при насыщающей интенсивности света, когда окисленности всех переносчиков, находящихся на донорной стороне ФРЦ. близки к максимальной. Для полной характеристики кинетики необходимо знать зависимость окисленности переносчиков как функцию констант скорости. Однако кинетику редокс-состояний переносчиков качественно можно описать и не зная точно зависимости стационарной окисленности переносчиков от интенсивности света. Действительно, при низкой интенсивности света окисляется лишь переносчик электронов с самым большим номером, т. е. Dn. Из формулы (11.15) в этом случае вытекает, что кинетика темнового восстановления этого переносчика должна быть экспоненциальной — с показателем экспоненты, равным —kt. При увеличении интенсивности света происходит также окисление переносчиков электронов с меньшими номерами, что приводит согласно (11.15) к появлению степенных членов перед экспонентами и к временной задержке темнового восстановления. Таким образом, из проведенного анализа следует, что зависимость времени темнового восстановления переносчиков электронов от интенсивности света должна быть монотонно возрастающей — чем выше интенсивность предшествующего выключению света, тем больше время темнового восстановления переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ. Аналогичная зависимость имеет место и для переносчиков на акцепторной стороне ФРЦ.
На рис. 53 приведена кинетика темнового восстановления высокопотенциального цитохрома в хроматофорах фотосинтези-
Рис. 53. Кинетика редокс-превращений высокопотенциального цитохрома в хроматофорах фотосинтезирующей бактерии Ectothiorhodospira shaposh-nikovii при насыщающей интенсивности действующего света (а), а также зависимость времени темнового восстановления этого цитохрома от уровня его стационарной фотоокисленности (б) [Поттосин и др., 1982]
