Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Литература: Егпегдол, Я. Апп, деч. Р1ап! РЬуйо!. 9: 1 -24, 1958. Еам!аг, !у.М. Рйо!опупгйейе: МепеЬо1!егп, Соп!го1, апд РЬуп!о!оку. гнем Уаттс, 59!1еу, 1987. 7-25 вует удалению электронов из цитохромов, т.е. окислению последних, этот свет должен преимущественно стимулировать фото- систему 1, которая переносит электроны от цитохромов к МАРР ' (рис. 7-29). Последующая стимуляция светом с длиной волны 562 нм заставляет электроны двигаться к цитохромам с болыпей скоростью, чем раньше, делая их более восстановленными.
Следовательно, свет с длиной волны 562 нм должен стимулировать фотоснстему П, которая переносит электроны от воды к цитохромам (рис. 7-29). Таким образом, в этих водорослях, как и у большинства растений, более длинноволновый свет стимулирует главным образом фотосистему 1, а более коротковолновый — преимущественно фотоснстему П. Ь. Эти результаты служат основой для нескольких линий доказа тельств Х-схемы фотосингеза. Во-первых, различные эффекты при двух длинах волн предполагают наличие по крайней мере двух компонентов, различающихся по своей реакционноспособностн при разных длинах волн. Во-вторых, две длины волны света оказывают противоположное действие на редокс-состояние цито- хромов — свет с длиной волны 680 нм вызывает их окисление, а свет с длиной волны 562 нм — восстановление.
Наконец, эффекты при двух длинах волн можно разделить, добавив РСМ(3, что указывает на существование связи между двумя фотосистемами через цнтохромы (рис. 7-29). осми нпоа' Цнганрамм пз! !680 нм! В. Этн результаты указывают на то, что добавление РСМБ бло кнрует электронный транспорт через цитохромы на участке вблизи фотосистемы П (рис. 7-29), Таким образом, когда фотосистема 1 стимулируется светом с длиной волны 680 нм в присутствии РСМ11, по ней переносятся те электроны, которые могут поступить от цитохромов, что приводит к окислению последних. Кроме того, в присутствии РСМ() не происходит переноса электронов на цитохромы за счет стимуляции фотосистемы П светом с длиной волны 562 нм (рис.
7-15, В). Оба эффекта указывают на то, что па и !562 нм! Рие. 7-29. Упрощенная 7.-схема фотосинтеза, показыпающаа связь между двумя фотосистемами, рас- положение питохромов и место действия РСМ~1 (отает 7-25). А. Поскольку стимуляция светом с длиной волны 680 нм способст- 302 Глава 7 АСМО блокирует электронный транспорт вблизи начала цито- хромной цепи. Лагер»тура: о«узел», Ь.1У.М., Ате»ЛХ, Катр, В.М.
Твго рЬпвпсьеппса1 вуввспвв 1п рЬо1пвуп1Ьейв. Ха1пге 190,510-511, 19б1. 7-26 А. Эти результаты подтверждают существование связи по способу «зубчатого колеса» мехсцу отнятием электронов от воды и нх активацией в реакционном центре фотосистемы П. Периодичность выделения О в ответ на вспышки света исключав~ возможность того, что четыре фотона одновременно достигают реакционного центра. Если бы четыре фотона были нужны одновременно, то все вспышки света давали бы одинаковое выделение Ов. Периодичность свидетельствует также против представления о кооперативности в работе четырех реакционных центров пря освобождении из воды одной молекулы О,.
При насыщающем световом облучении любая вспышка должна стимулировать большинство реакционных центров; если бы они могли кооперироваться, то выделение Ов происходило бы при каждой вспьппке. Кроме того, результаты экспериментов с ОСМ11 полностью исключают возможность кооперации. Если бы для кооперативного взаимодействия нужно было четыре реакционных центра, то можно было бы ожидать, что зависимость выделения О, от концентрации реакционных центров будет четвертого порядка. Однако тридцатикратное уменьшение числа активных центров (РСМ(1 подавляет 97% активных центров) приводило лишь к тридцатикратному уменьшению выделения О, (максимумы образования кислорода составляли 3% от тех, которые наблюдались в отсутствие ВСМ(1) вместо неизмеримо более сильного снижения (304) в случае зависимости четвертого порядка.
Периодичность в выделении О, была именно такой, какую следовало ожидать, если предполагать связь по типу «зубчатого колеса» между извлечением множества электронов из воды и световым возбуждением единичных электронов в реакционных центрах фотосистемы П. Более того, каждое «зубчатое колесо» должно обслуживать единичный реакционный центр. Если бы одно «колесо» могло взаимодействовать, например, с четырьмя реакционными центрами, то оно при каждой вспышке передавало бы свои четыре электрона, полученные из воды, что привело бы к выделению О, при каждой вспышке без какой-либо периодичности.
Б. Выделение О, с периодичностью один подъем на четыре вспышки света указывает на то, что «зубчатое колесо» захватывает четыре электрона сразу от двух молекул воды, а передает их на реакционный центр фотосистемы П по одному. По тому, в какой момент появляется первый подъем выделения О,, можно судить о состоянии этого «колеса» при адаптации к темноте: можно утверждать, что оно держит в этом случае три электрона. Тря первые вспышки света позволяют перенести эти электроны. Затем «зубчатое колесо» может захватить четыре новых электрона от двух молекул воды (в ходе реакции, зависяшей от света), в результате чего выделяется молекула кислорода.
(В действительности около четверти «зубчатых колес» несут в темновом периоде по четыре электрона, чем объясняется значительное выделение кислорода во время четвертой вспышки света.) В. Периодичность постепенно затухает с увеличением числа вспышек света, потому что синхронность ответа многочисленных фото- Преобразование энергии:митохондрии и хлоропластм 353 систем нарушается. Во время одной вспышки света большинство реакционных центров фотосистемы улавливает по одному фотону: однако некоторые реакционные центры — по два, а иные вообще не захватывают ни одного фотона.
Те реакционные центры, которые не захватывают ни одного фотона или захватывают сразу два, сбиваются с общего ритма. После нескольких вспышек света число таких центров возрастает настолько, что уже нельзя выявить какой-либо периодичности. Период темновой адаптации в начале эксперимента нужен для того, чтобы привести большую часть реакционных центров в одинаковое состояние. Только тогда можно наблюдать периодичность. Литература! РогГ2и222, В., Кп)2, В., Мсб!оГл, М. Соорега2гоп оГ сЬагхез !и рЬо2озупГЬецс охуяеп ечо!пбоп 1!. Гзап2р!пх оГ ПаэЬ у!еИ, озс!!1абоп ааспб аеас!!ча2!оп РЬогосЬеп2, РЬо2овгп.
14, 307 — 321, 1971. 7-27 А. Чтобы эффективно поддерживать синтез АТР, протоны должны попадать внутрь тилакоидной везикулы, создавая (на щелочной стадии эксперимента) электрохимический про~онный градиент, приводящий в действие синтез АТР. (Помните, что протоны переносятся в полость тнлакоидов, когда поток электронов проходит по электронтранспортной цепи хлоропластов.) Мембраны тнлакоидов, подобно внутренним мембранам митохондрий, сравнительно мало проницаемы для протонов.
В результате НС!, полностью диссоцинрующая на ионы, не способна эффективно снизить рН внутри везнкул. С другой стороны, янтарная кислота диссоцнирована в растворе менее, чем на половину при рН 4 (который ниже обеих величин ее рК), и в своей неионизованной форме она может свободно пересекать мембрану. Пройдя через мембрану, она может диссоциировать и стать источником протонов внутри везикулы. Таким образом, подкисление с помощью янтарной кислоты дает болыпе молекул АТР, потому что зта кислота более эффективна в доставке протонов внутрь везикул. Выход АТР возрастает с увеличением концентрации янтарной кислоты, потому что по мере этого увеличения больше молекул недиссоциированной кислоты попадает в везикулу.
Более высокая концентрация янтарной кислоты внутри везикулы дает возможность пройти через АТР-синтетазу большему количеству протонов, а следовательно, способствует возрастанию выхода АТР, Б. Выход АТР зависит от рН на щелочной стадии опыта, потому что этот рН определяет величину рН-градиента, а чем больше величина электрохимического протонного градиента, тем больше АТР может сиитезироваться. В. Изо всех предлагаемых обработок только добавление ГССР влияет на синтез АТР. ГССР переносит протоны через мембрану, разрушая тем самым протонный градиент и делая невозможным синтез АТР. Другие воздействия, изменяя поток электронов через цито- хромы (ОСМП и темнота останавливают поток электронов, яркий свет усиливает этот поток), не влияют на синтез АТР.
Остановка потока электронов не влияет на величину электрохимического протонного градиента, потому что последняя задается обработкой кислотой или щелочью. Яркий свет, который должен усилить поток электронов и увеличить электрохимический градиент, в опыте не оказывает действия. Однако если вы предсказали, что данное воздействие должно привести к увеличению синтеза АТР,— это можно понять, первые исследователи тоже думали, что 22Н4П 384 Глава 7 так должно быть. Очевидно, величина искусственного электро- химического градиента настолько велика, что на нее не влияет сколь-нибудь значительно нормальный поток электронов через цитохромы.
Литература: уадепдогу; А. Т., 17ггЬе, Е. АТК гоппаггоп сапюд Ьу ас!д.ваге ггапябоп оГ зр!пасЬ сЫогор!акга Ргос. Хаг!. Асад. Ясг. 178А 55;170-177, 1966, 7-28 А. Уравнение равновесия для реакции восстановления О, железом Ге" записывается следующим образом: 4 Ге'+ + Оз + 4Н+ — 4 Ге'+ + 2НгО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
