Кинетика биологических процессов - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
а значения Си Сг определяются начальными условиями процесса релаксации по формулам:
Q Рг (0) Ь (X,;) — Рз (0) с _ р»(0) —Рг(0)6(М
1 6(Ь*)-6(М * * b(Xt)-b(% х) '
-т |Ш-5-8)
В (III.5—8) величины рг(0), рз (0) — начальные условия темно-вого процесса, зависящие от режима предшествующего освещения.
Кинетика регистрируемой в эксперименте степени окисленности фотоактивного пигмента Р, соответствующая величине
1--Pl = P2 + P3,
описывается выражением
= Бе~к,< + Ме—*¦»*.
Экспериментально определяемыми величинами в этом выражении являются показатели экспонент Л,1 и Яг, обратные характерным временам быстрой и медленной фаз в кинетике темновойг, релаксации пигмента, и отношение амплитуд предэкспоненциаль-ных членов (Б/М).
При исследовании для фотовозбуждения объекта пользуются, либо импульсным, либо непрерывным светом. Рассмотрим кинетику темнового восстановления пигмента в этих двух случаях.
1. Импульсное освещение переводит электрон на первичный, акцептор Qi. Поэтому начальным условием для последующих процессов будут значения:
Можно рассматривать соотношения (III.5—7), (III.5—9) как: систему уравнений для определения неизвестных констант скорости переноса электрона на отдельных участках цепи электронного транспорта. Если учесть, что и, кроме того, предположить, что kc, мы приходим к следующему приближен-
ному соотношению:
Отметим, что (III.5—10) несправедливо при низких температурах, когда могут не выполняться сделанные упрощающие предположения, однако при обычных температурах это выражение-дает простой способ оценки трудноопределимой непосредственно-из экспериментальных данных константы k\. Значения &_0 при это могут быть определены из независимых экспериментов. Например, при блокировании реакции Qi-+Q.2 релаксация пигмента после вспышки происходит лишь с компонента Q! и время релаксации обратно пропорционально k-0.
2. Длительное освещение приводит к установлению световых стационарных концентраций компонентов цепи. Их значения можно получить нз алгебраических уравнений, приравняв правые части уравнения (III.5—1) нулю. Именно эти значения определят-величины предэкспоненциальных членов в выражении (III.5—9) для кинетики темновой релаксации фотоокисленного пигмента.. При этом отношение амплитуд быстрой и медленной фаз процесса.
При этом
рг (0) = 1, рз (0) =0.
(III.5—10)»
(III.5 — И)-
290 270 250 230 210 190 170 150 Температура, К
Рис. III.14. Экспериментальная зависимость величины относительного вклада быстрого компонента те'мно-вого восстановления Р890 от темпе-, ратуры в хроматофорах бактерий Ectothiorhodospira sh.aposh.nik ovii при импульсном лазерном (1) и длительном (2) освещении (Чамо-ровский и др., 1977)
Т,К
Рис. 111.15. Теоретическая зависим мость вклада быстрого компонента темнового восстановления пигмента от температуры при длительном (1) ’ и импульсном (2) освещении. Величина обратного времени быстрой компоненты (3) и константы скорости обратного переноса от Qi к Р
восстановления пигмента после выключения непрерывного освещения может быть записано в виде
(Б/М)ст = ^---8-~-^. (III.5 —12)
Лх /»! — о
Из сравнения выражений 1(111.5—10) и (III.5—12) видно, что отношения амплитуд быстрой и медленной фаз темновой релаксации пигмента после импульсного и стационарного освещения отличаются, а именно
(B/M)hm=(B/M)ct-(W. (III.5 —13)
Именно это обстоятельство может служить причиной столь сильного видимого различия времен темновой релаксации пигмента после длительного и импульсного освещения: Например, на
рис. III.14 приведены зависимости вклада быстрого компонента от температуры в хроматофорах Ectothiorhodospira shaposhnikovii при различных температурах. Из рисунка видно, что в интервале температур 270—240 К вклад быстрого компонента дюсле импульсного освещения возрастает от 0 до 100%- В то же время процесс восстановления Р после длительного освещения совсем не содержит быстрого компонента при низких температурах вплоть до 240 К, вклад которого при дальнейшем повышении температуры резко возрастает.
На рис. III.15 приведены результаты расчета вклада быстрого» компонента в зависимости от температуры при импульсном и: дли<гельном-х?свещении (Рубин, Шинкарев, 1984). Видно качественное совпадение с экспериментальными данными, приведенными на рис. III.14. Из расчета, в частности, следует, что при температурах <240 К характерное время быстрого компонента темнового восстановления Р определяется в основном константой скорости kt переноса электрона между Qi и Q2, а при более низких температурах время быстрого компонента определяется величиной k-o. Это еще раз свидетельствует о том, Что при кинетическом анализе даже таких простых систем, как бактериальные фотосин-тетические РЦ, нельзя непосредственно связывать времена кинетических компонентов релаксации пигмента с константами скоростей переноса электрона на отдельных участках цепи.
