Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
кп кп кп кп кп
п0~>П\\—>Пт.——* ns—1~—*т. (10.36)
т т т т т
Переносчики донорной части реакционного центра находятся в полностью восстановленном состоянии и их переходами в окисленное состояние можно пренебречь.
Применяя принцип детального равновесия к схеме (10.36), получим
P(R'2) = — ,me 8 = —, <9 = 1 + S + ... + 8*. (10.37)
в т
Согласно формулам (10.9) и (10.37) для вероятности того, что Аг находится в восстановленной форме, имеем
Р(А\) = P(Rs2 ) + P(Rs2~x ) + ... + P(Rs2~r+x) = 8s +Ss~l + ... + S
S-l cs-(r-l) (10.38)
в
Откуда вероятность того, что Аг находится в окисленной форме, равна
Р(А°Г ) = 1-Р(А1Г) = (\ + 8 + 82 +... + Ss~r)/в. (10.39)
В зависимости от соотношения между константами ко и т ФРЦ будет в основном находиться в состояниях левой части графа
(10.36) при ко<т и в состояниях правой части графа (10.36) при ко>т. Пусть сначала ко>т. Тогда из формулы (10.39) вытекает, что зависимость окисленной формы переносчика Аг от величины константы скорости т оттока электронов из ФРЦ имеет S'-образный характер,
Р(А°Г ) * 8ГГ = (т / к0 У. (10.40)
Это позволяет по величине показателя этой зависимости определить последовательность и положение переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне ФРЦ. В случае, когда ко<т, из формулы (10.38) вытекает, что зависимость вероятности того, что Аг находится в восстановленной форме, от величины световой константы скорости ко также имеет S-образный характер:
P(Al) * Ss-r+1 = (*о / m)s~r+l. (10.41)
Определив из зависимости (10.40) величину г, а исходя из зависимости (10.41) — величину s-r+1, мы тем самым в принципе
имеем возможность определить не только последовательность расположения переносчиков, т. е. номер переносчика Ап но и общее число переносчиков, находящееся в акцепторной части ФРЦ.
3. Рассмотрим, наконец, случай, когда световая константа скорости существенно больше констант скорости обмена электронами комплекса со средой. Поскольку световая константа скорости больше константы скорости поступления электронов ФРЦ, приходящие электроны быстро переходят в акцепторную часть комплекса. Лишь после того, как будет заполнена вся акцепторная часть и станет невозможным перенос электронов по световой стадии, начнется восстановление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне ФРЦ. Вследствие сказанного, исходный граф состояний (10.4) может быть сведен к следующему графу:
к к к к к к к к
00 01 02 ^ ^ 0s ^ Is ^ 2s ^ ... ^ ns.
тттттттт
(10.42)
Применяя к рассмотренному графу принцип детального равновесия для вероятностей рассматриваемых состояний, мы можем написать:
Р(Ю =
/>1; P(R?) =
P(R{) = uJ/X, j<s; P(R^) = (Gs+us+1+... + Gs+n)/X-
(10.43)
(10.44)
В этих формулах а= к/т, x=l+a+---+tf”+i- Из формул (10.43) и
(10.44) найдем восстановленность переносчиков электронов, находящихся на донорной и акцепторной сторонах реакционного центра:
P(D)) = P(R[) + P(R[+l) + ... + Р( R" ) =
= as+l{l + a + a2 + ... + <т',~/)
X
Р(А\) = P(Rs2~r+l) + P(Rfr+2 ) + ... + P(Rs2+n ) =
-r+1
-r+2
(10.45)
(10.46)
Полученные выражения существенно упрощаются, когда либо к>т, либо т>к. Из формул (10.45) и (10.46) имеем следующие приближенные формулы:
P(Df ) = \-P(D})== Р( Ay ) = \- Р( Alr )==
1 + 67 + 67 +... + СГ
P(Dj ) = crs+l я Р( А]) == as~r+1
1 + <7 + <7 + ... + <7S
Если т>к
Если к>т (10.47)
(10.48)
Из полученных формул можно сделать вывод, что в рассматриваемых условиях окисленность и восстановленность переносчиков электронов S'-образно зависят от величины константы скорости оттока электронов из комплекса (10.47) и от величины константы скорости прихода электронов в комплекс (10.48). Определив показатель степени рассматриваемых зависимостей, установить и последовательность расположения переносчиков электронов в ФРЦ.
Сопоставление с экспериментом
Сравним полученные выше выводы с экспериментальными результатами, полученными в нашей лаборатории. Наиболее изученными являются переносчики, находящиеся в ЦЭТ на донорной стороне ФРЦ пурпурных бактерий. Поэтому ниже рассмотрены данные, относящиеся лишь к фотохимически активному пигменту и цитохромам этих микроорганизмов.
В предложенной модели стационарные характеристики нециклического транспорта электронов в ФРЦ определяются лишь световой константой скорости и константами скорости обмена электронами ФРЦ со средой. Причем согласно формуле (10.10) стационарная окисленность переносчиков тем больше, чем дальше этот переносчик находится от световой стадии, независимо от величин указанных констант скорости. В частности, стационарная окисленность пигмента ФРЦ (?>i) достигается при более высоких интенсивностях света, чем цитохрома (D2). Рассмотрим в отдельности данные, относящиеся к пигменту и цитохрому.
