Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Перенос электронов на уровне хинонов как-то связан с присутствием негемового железа [526]. При этом оно не претерпевает окисления и восстановления, все время находясь в форме Fe2+. Показано, что Мп2+ вполне успешно заменяет Fe2+ [1136].
3.1. Циклическая светозависимая редокс-цепь
71
Одна из точек зрения на механизм переноса электронов комплексом реакционных центров состояла в том, что CoQb служит конечным продуктом процесса, катализируемого комплексом:
Qa + Qb Qa+ Qb- (10)
Другая, более вероятная, возможность сводится к тому, что не только Qb, но и Qb восстанавливается посредством О а (уравнение 11). В пользу этого варианта указывает тот факт, что Q5 в отличие от Qb и QbH2 очень прочно связан с L-субъединицей: комплекса реакционных центров.
Двухэлектронное восстановление CoQb сопровождается присоединением двух протонов:
Qa ~i' Qb + 2Н+ ~* Qa + Qbh2-3.1.2.4. Механизм генерации AJiH
Существует целый ряд свидетельств тому, что цитохром с2 и хи-нон локализованы на противоположных сторонах мембраны (см. обзоры: [412, 453, 1136]). В частности, важное наблюдение было сделано Блазье и соавт. [265]. Как показали опыты с использованием синхротронного излучения, проведенные на протеолипосомах с реакционными центрами, реконструированными с добавленным цитохромом с, расстояние между атомами Fe цитохрома с и связанного с хинонами негемового железа, проецированное на профиль мембраны, равно 4,4 нм при погрешности метода менее
0,2 нм. Напомним, что, по данным Михеля и соавт. [453], расстояние между негемовым железом и хиноном составляет менее 1 нм. Сопоставив эти два факта, можно заключить, что электрон, перемещающийся по редокс-группам реакционного центра, пересекает большую часть гидрофобной сердцевины мембраны.
Твердо установлено, что цитохром сг локализован на внешней стороне цитоплазматической мембраны (в хроматофоре — на внутренней стороне). Поэтому перенос восстановительных эквивалентов через мембрану происходит в направлении ее цитоплазматической поверхности. Если от цитохрома с2 к хинону переносится электрон, то цитоплазма должна заряжаться отрицательно относительно периплазмы или внутренности хроматофора.
Такое предположение было подтверждено целым рядом опытов, где измеряли генерацию А1? реакционными центрами. Для этой цели применяли практически все известные тесты на А1?, а именно электрохромный сдвиг спектра каротиноидов, распределение ионов К+ в присутствии валиномицина, транспорт синтетических проникающих ионов, измерение А1? электродами в системе «хроматофоры (или протеолипосомы) — коллодиевая пленка». Согласно всем этим измерениям, свет индуцирует генерацию А? таким образом, что положительно заряжается отсек с цитохромом с2 (см. обзор: [1405]).
72
3. Первичные Afx II-генераторы
Каротиноидный сдвиг и метод коллодиевой пленки позволили измерить генерацию А1? в микросекундной и наносекундной временных шкалах. Оказалось, что основной вклад в генерацию А1? вносит процесс, скорость которого больше, чем 50 не (разрешение измерительной аппаратуры) [63, 439, 503]. В цепи событий, происходящих в реакционных центрах, столь быстрые реакции локализованы между (БХл)2 и QA. Сопоставив это наблюдение с данными по трансмембранному расположению редокс-групп реакционных центров, можно заключить, что перенос электронов от (БХл)2 к Qa имеет электрогенный характер, т. е. движение электрона поперек мембраны электрически не компенсировано перемещением какого-либо другого заряда.
Недавно Триссл и соавт. [461] измерили электрический ответ клеток Rps. viridis с еще большим временным разрешением, используя разработанный ими же метод светового градиента [1521]. Измерение А1? этим методом дает величины хотя и заниженные по крайней мере в 100 раз, но с разрешением 40 пс. Были выявлены две электрогенные фазы (т2 <; 40 пс и т2 = 125 пс) примерно одинаковой амплитуды. Первая фаза соответствовала восстановлению БФео посредством (БХл)2, а вторая — окислению БФео" посредством MQ [461].
Более медленные электрогенные стадии были обнаружены нами при исследовании протеолипосом с реакционными центрами, сорбированными на коллодиевой пленке (опыты были проведены совместно с лабораторией В. А. Шувалова). Одна из них возникала, если добавляли CoQ10 в декановый раствор фосфолипидов, используемый для пропитки коллодиевой пленки. Амплитуда этой стадии составляла около 10% от общей А1?, генерируемой на вспышку лазера. Величина медленной стадии была около 400 мке, т. е. несколько медленней, чем скорость восстановления QB. Эффект оказался чувствительным к о-фенантролину, тормозящему восстановление QB. Было сделано заключение, что обнаруженная электрогенная стадия как-то связана с восстановлением QB. По-видимому, декан экстрагирует QB из мембраны хро-матофоров или протеолипосом, прикрепленных к пропитанной этим углеводородом коллодиевой пленке, а добавление CoQ предотвращает подобный эффект [56, 70].
Возможны два различных механизма медленной электрогенной стадии:
1) Qb локализован ближе к цитоплазматической поверхности мембраны, чем QA, так что перенос электронов с QA на Qb имеет электрогенный характер;
