Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Расстояние между краями гемов, согласно модели, равно 1,2 нм, а между атомами железа — 2 нм [1301, 1590]. Следовательно, электрон, чтобы переместиться с гема bi на гем bh, должен пересечь около половины гидрофобного барьера мембраны. Это соответствует данным измерений, показавших, что перенос электронов на этапе Ъг bh в митохондриях и бактериях ответствен за генерацию около 40% общей А^ГН, образуемой комплек-
3. Первичные ДцН-генераторы
3.3. Нециклическая светозависимая редокс-цепь хлоропластов
93
Рис. 39. Гипотетическое трансмембранное расположение двух ге-мов (жирные вертикальные линии) цитохрома Ь6
Верхний и нижний гемы соответствуют bj и bh. Показана возможная стабилизация отрицательно заряженных (—) пропионат-ных групп гемов наиболее консервативными аргининовыми остатками (+). Предполагаемые номера а-спиральных колонн (по: Крамер и соавт. [408]): слева-Н, справа-V
сом Ъсх (см. разделы 3.1.3 и
3.4.4.2). Оставшаяся часть генерируется, по-видимому, за счет переноса протонов, как это изображено на рис. 37, а.
Существенно, что разность ре-докс-потенциалов гемов Ъг и bh в цитохроме Ьв составляет порядка 120 мВ, что примерно вдвое меньше общей ДцН, поддерживаемой на сопрягающих мембранах работой Д[хН-генераторов.
Партнером цитохрома Ьв в реакции окисления PQH2 служит железосерный белок комплекса Ь6/, функционально аналогичный компоненту FeSm дыхательной цепи. О нем еще мало что известно. Зато следующий переносчик электронов — цитохром / — изучен очень хорошо.
Последовательность 285 аминокислот, образующих цитохром / (см. [408]), имеет фрагмент Cys—X—Y—Cys—His, характерный для места ковалентного связывания гема в цитохромах типа с. Он расположен в области 21—25 от N-конца. His-25 и Lys-145 или Lys-222 служат лигандами железа гема. Гем локализован в большом N-концевом домене (остатки 1—250), экспонированном в водное пространство внутри тилакоида. Остатки 251—270 имеют выраженный гидрофобный характер и, по-видимому, образуют а-спиральную колонну, которая, пересекая мембрану, могла бы играть роль якоря. Остальные 15 аминокислот от С-конца локализованы на внешней поверхности тилакоидной мембраны и могут
Рис. 38. Вероятная схема расположения полипептида цитохрома Ье в мембране тилакоида, учитывающая чередование гидрофильных и гидрофобных участков
Четыре внутримембранных гистидина помечены квадратами. Заряженные аминокислоты показаны жирными () и заштрихованными (—) кружками. Предполагается, что многочисленные положительные заряды на внутренней поверхности мембраны участвуют в связывании отрицательно заряженных участков цитохрома f (по: Крамер и соавт. [408])
} 178
у—Arg(+)(—)-^(—)(+)АгГ7
I I
*> 79 д 203^
Arg(+)(-)-' '-(-)(+) Arg-
94
3. Первичные ДцН-генераторы
быть удалены протеазащг. Участок 190—249 богат кислыми аминокислотами, обращенными внутрь тилакоида. Они участвуют, как полагают, во взаимодействии с кластером основных^ аминокислот цитохрома-^6. Десять консервативных основных аминокислот на отрезке 58—154>л:о-видикому, участвуют в связывании следующего переносчика электронов — пластоцианина.
Митохондриальный цитохром сх, функциональный аналог цитохрома /, имеет мало общего с последним по конкретной первичной структуре, однако также содержит гем в гидрофильном домене на iV-конце и гидрофобный якорь на С-конце [408].
Спектр цитохрома / имеет a-максимум при 555 нм. Редокс-потенциал этого цитохрома равен + 365 мВ.
Средний диаметр комплекса bef порядка 8,5 нм. Комплекс склонен димеризоваться. Полагают, что в природной мембране комплекс существует в виде димера [1076].
Следует отметить, что Р(ЗН2-пластоцианин-редуктаза является медленным и наиболее уязвимым звеном фотосинтетической редокс-цепи. Вход в Q-цикл от фотосистемы II блокируется мощным гербицидом дихлорфенилдиметилтиомочевиной [304]. Определенные этапы Q-цикла чувствительны к ДБТХ и HQNO. Последние два яда тормозят Q-цикл также в митохондриях и бактериях.
В то же время антимицин А, типичный ингибитор комплекса bcv видимо, не влияет на нециклическую редокс-цепь в тилакоидах. Однако он блокирует циклический перенос электронов [1078].
Ингибиторный анализ редокс-цепи тилакоидов осложняется существованием путей переноса электронов альтернативных главной нециклической цепи, показанной на рис. 37. Наряду с циклическим переносом электронов вокруг фотосистемы I, а также, возможно, и фотосистемы II две фотосистемы могут быть связаны друг с другом и без участия Q-цикла. Для этого достаточно предположить, что в некоторых условиях оба электрона, поступающие на PQ, поставляются фотосистемой II, и оба электрона, снимаемые с PQH2, акцептируются фотосистемой I. Такое предположение не (кажется чем-то невозможным, если учесть, что Хл|80 — сильный восстановитель, а Хл^ю — мощный окислитель.
Как показали Иванов и соавт. [762], отношение Н+/е" повышается с 2 до 3 при адаптации хлоропластов к сильному свету. Авторы полагают, что этот эффект обусловлен подключением Q-цикла, который, по их мнению, не функционирует у неадаптированных хлоропластов.
Как предполагает Рич [1250], Q-цикл включается только при условии, что приток электронов к комплексу bef происходит быстрее, чем их отток. Именно в этих условиях анион-радикал PQ (образованный при восстановлении FeS посредством PQH2) имеет достаточно времени, чтобы покинуть FeS, достичь цитохрома