Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Пластоцианин имеет высокое сродство к фотосистеме I. По-видимому, прочно связанный пластоцианин ответствен за быстрое (20 мкс) восстановление] Хл700. Кроме того, описан и в 10 раз более медленный процесс восстановления Хл}00 пластоцианином (см. обзоры: [262, 412, 1170, 1136]).
Восстановителем пластоцианина является цитохром /, принадлежащий комплексу beJ. Последний осуществляет перенос электронов от фотосистемы II к фотосистеме I.
Существует альтернативный способ функционирования фото-синтетической редокс-цепи в хлоропластах, а именно циклический перенос электронов с участием фотосистемы I и комплекса bj, но без фотосистемы II. Такой механизм in vitro можно продемонстрировать, блокировав фотосистему II диуроном и добавив искусственный переносчик электронов ФМС. В некоторых условиях циклический перенос электронов можно наблюдать и in vivo. Предполагается, что в этом случае восстановительные эквиваленты транспортируются от ферредоксина не к NADP+, а назад к Хл^оо. В этом процессе принимают участие PQ и комплекс bj. Предполагается, что ферредоксин восстанавливает PQ, так что фотосистема II становится не нужной для регенерации Хл700 из ад*. Подобный механизм аналогичен циклической светозависимой редокс-цепи пурпурных бактерий, образующей А(1Ы без фотолиза воды и восстановления NADP+ (см. обзор: [412]).
88
3. Первичные АцН-генераторы
3.3.2.3. Механизм генерации АиН
Нет сомнений, что фотосистема I способна генерировать AjIH. Этот комплекс был встроен в протеолипосомы, которые на свету образовывали АрН до 3 единиц. Чтобы активировать циклический перенос электронов, в инкубационную среду добавили ФМС и аскорбат [1140]. Включение очищенной Н+-АТР-синтазы в те же протеолипосомы давало систему, катализирующую фотофосфори-лирование [1098, 693].
Механизм генерации А]1Н фотосистемой I, по всей вероятности, подобен таковому бактериальными реакционными центрами. Как было показано при измерении АТ по каротиноидному сдвигу [1607] и путем прямой регистрации в системе протеолипосомы — коллодиевая пленка [71] (см. также: [953]), наносекундная вспышка лазера вызывает очень быструю (т <; 100 не) генерацию АТ, которая гораздо быстрее всех процессов, происходящих в фотосистеме I, кроме переноса электронов на этапе Хл*00 FeSx- Эта АТ составляет большую часть электрогенного ответа, так что все прочие этапы переноса электронов в фотосистеме I могут внести лишь сравнительно малый вклад в трансформацию энергии на этом участке фотосинтетической редокс-цепи.
Такие соотношения вряд ли удивительны, если учесть хорошо известные факты, касающиеся локализации в мембране компонентов фотосистемы I. Показано, что пластоцианин, восстанавливающий фотосистему I, смотрит внутрь тилакоида, а ферредоксин и ферредоксин-МАБР+-редуктаза, окисляющие ее, обращены наружу. Поэтому транспорт восстановительных эквивалентов через фотосистему I должен быть направлен поперек мембраны. Электрические измерения показывают, что фотосистема I, подобно бактериальным реакционным центрам, осуществляет электрически не компенсированный трансмембранный перенос электронов.
Итак, фотосистема I может быть описана в первом приближении Митчеловой электрон-транспортной «полупетлей».
Однако нельзя исключить, что дальнейшие количественные исследования могут выявить какие-то небольшие медленные электрогенные стадии, обусловленные движением протонов, а не электронов. Напомним, что в реакционных центрах пурпурных бактерий 5% общей АТ генерируется за счет переноса протонов, а не электронов (см. раздел 3.1.2.4).
3.3.3. фотосистема II
Фотосистема II состоит из пяти типов полипептидов с молекулярными массами 56 кДа; 52; 39,5; 39; 9,5 и 4,5 кДа. Недавно была определена последовательность аминокислот во всех этих субъединицах [161, 408, 711, 894, 1084, 1306].
3.3. Нециклическая светозависимая редокс-цепь хлоропластов
89
Хл680, входящий в состав фотосистемы II, относится к группе хлорофиллов а. Возможно, что Хл680 является димером. Раньше считалось, что он связан с тяжелыми субъединицами фотосистемы II. Однако это предположение было поколеблено после выяснения аминокислотных последовательностей. Оказалось, что субъединицы массами 39 и 39,5 кДа похожи на М- и L-субъединицы комплекса бактериальных реакционных центров [408, 700]. Подобно этим Субъединицам, они несут центры связывания первичного и вторичного хинонов (в этом случае — PQa и PQb). Субъединица 39 кДа специфически связывает гербициды [408].
Две наиболее легкие субъединицы (9,5 и 4,5 кДа) образуют цитохром типа Ъ с максимумом a-пика при 559 нм (цитохром Ь5Ъ9). Каждая из субъединиц содержит по одному гистидину, образующему координационную связь с гемом [1084, 1589].
Отличительной чертой фотосистемы II является очень высокий редокс-потенциал основной формы пигмента, т. е. пары Хл680/Хлв8о- Он равен +1,1 В. Вот почему Хлё8о может служить акцептором электронов для воды (редокс-потенциал пары Н20/02 при нейтральном pH равен + 0,82В). В то же время редокс-потенциал возбужденного Хл680 лежит в отрицательной области (менее —0,6 В). Промежуточным акцептором электронов между Хл*80 и первичным стабильным акцептором служит Фео (редокс-потенциал —0,61 В).
