Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
(11.33)
Лишь после заполнения акцепторов станет невозможным перенос электронов D\^A\ и начнется восстановление переносчиков электронов донорной стороны ФРЦ:
Следовательно, на рассматриваемых временах редокс-превраще-ния А1,..., As и A,..., Dn обусловлены пуассоновским потоком поступления электронов в донорную часть ФРЦ и определяются формулами:
P(Dj) = e kt{^ + kt + ... + {kt)s n+1 1 /(s -n + l -\)\}, / = 1,2,..., и. (11.36)
Таким образом, при включении света наблюдается монотонное увеличение восстановленное™ переносчиков Ai,..., As [формулы (11.31), (11.35)] и немонотонное изменение во времени восстановленное™ переносчиков электронов A,..., Dn [формулы
(11.30), (11.36)]. Причем, если окисление переносчиков A,---, А обусловлено в основном световой константой скорости, то последующее их восстановление целиком обусловлено поступлением электронов от внешнего донора и определяется величиной константы скорости к. Отличие случаев n>s и s>n состоит в том, что при s>n кинетика переносчиков A,..., А характеризуется временной задержкой восстановления (рис. 55).
Эта задержка тем больше, чем больше емкость акцепторной части ФРЦ по сравнению с емкостью донорной части.
В рассмотренном нами приближении предполагалось, что константа скорости оттока электронов из реакционного центра равна нулю. Это привело к тому, что стационарная окисленность (восстановленность) переносчиков A,—, A (Ai,..., As) близка к нулю (единице). В общем случае (тФ0) величина стационарной окисленности (восстановленное™) отлична от нуля (единицы) тем больше, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии.
Благодаря симметрии в переносе электронов в акцепторной и дырок в донорной частях ФРЦ, рассмотрение случая т>к аналогично выше — проведенному анализу. Таким образом, если к> т, то при включении света происходит S'-образное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ и немонотонное окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ, если же т>к, то при включении света
(11.34)
Р(А°) = е kt(l + kt + ... + (kt)s п r /{s-n-r)\}, г = 1,2,..., s - п, (11.35)
происходит S'-образное окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне, и немонотонное восстановление переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне ФРЦ (рис. 55).
Заключение
В настоящей главе и гл. 9, 10 рассмотрена обобщенная кинетическая модель переноса электронов в комплексе ФРЦ фототрофных бактерий и высших растений.
Особенностью этой модели является учет иерархии величин констант скорости и энергетического профиля переноса электронов в ФРЦ. Перечислим важнейшие особенности переходных процессов в ФРЦ при включении и выключении постоянного света, обнаруженные при анализе этой модели.
1. На отрезках времени сопоставимых или больших, чем время обмена электронами между ФРЦ и средой, восстановленность переносчиков электронов на донорной (акцепторной) стороне соответствует их потенциалу полу восстановления: чем выше редокс-потенциал переносчика, тем выше его восстановленность. Сказанное справедливо как для стационарного режима, так и для переходных процессов.
2. Свет индуцирует окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ, и восстановление переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне; причем сначала окисляется самый далекий от световой стадии переносчик электронов (Dn), затем более близкий (Dn-i), и т. д. Аналогично этому сначала восстанавливается As, затем As-\ и т. д.
3. Характер переходного процесса, индуцированного освещением, определяется соотношением величин констант скорости к/т. Если константа скорости к притока электронов в ФРЦ существенно больше, чем константа скорости т оттока электронов из ФРЦ (;к>т), то при включении света наблюдается немонотонное окисление переносчиков электронов на донорной стороне ФРЦ (рис. 55) и S'-образное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ (рис. 55). Если же т > к, то наблюдается S'-образная кинетика окисления переносчиков на донорной стороне и немонотонное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ.
4. При выключении света переносчики A,---, Dn восстанавливаются, а переносчики А\,..., As окисляются. Характерной особенностью кинетик темнового восстановления и окисления переносчиков является S'-образность и связанная с ней временная задержка в темновом восстановлении (окислении), тем большая, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии (рис. 55).
Отметим в заключение, что рассмотренный в гл. 9—11 подход может оказаться полезным при анализе не только переноса электронов в ближайшем донорно-акцепторном окружении ФРЦ, но и при анализе функционирования комплекса Ъс\, сопряженного с ФРЦ.
Глава 12
КИНЕТИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛА, ОКИСЛЕННОГО ИМПУЛЬСНЫМ И ПОСТОЯННЫМ СВЕТОМ В ХРОМАТОФОРАХ ПУРПУРНЫХ БАКТЕРИЙ
