книги из ГПНТБ / Эйнор Л.О. Реконструирование энергетических механизмов фотосинтеза

наблюдал Хайнд [499] при внесении Пц к хлоропластам, обрабо­ танным детергентом тритоном Х-100. Наконец, Кнафф и Арнон описали способность к фотоокислению Цит / препаратами озву­ ченных хлоропластов, которые утратили эндогенный Пц.

Вероятно, недостатком исследований с использованием таких реконструированных систем является то, что отношения между участниками ЭТЦ in vivo нарушаются в сильной степени в та­ ких системах; отсюда компоненты вступают в новые взаимоотно­ шения, а цепи переноса электронов могут давать «короткое за­ мыкание».

С этих позиций заключение Кока и соавт. [635] о «парал­ лельном» включении Пц и Цит f не выглядит убедительным, и

остается	непонятным, чем вызвано «раздвоение» ЭТЦ от «одной»
ФС-П к «одной» ФС-І на			параллельные	пути через Пц или Цит f.
Как мы	видим,	данные	Весселса, Хайнда, Кнаффа и Арнона,
Требста,	Кока	и других	исследователей	противоречивы.
Для	исследования ЭТЦ в работах Гормана, Левина, Смайли
и других исследователей			используется сравнительно-биохимичес­

кий метод с привлечением в качестве объектов мутантных форм хламидомонады, замечательной особенностью которых является •отсутствие или недостаточность отдельных компонентов ЭТЦ [656, 661, 658, 660, 834, 435, 436]. В частности, установлено, что одна из таких форм — ас-208 — лишена Пц, но содержит нор­ мальное количество Цит /; другая форма — ас-206— напротив, утратила Цит f, полностью сохранив Пц. У этих форм наблюда­

лись различия в активности ФФ, реакции Хилла			и т. д. Так как
форма ас-206 (с недостаточностью Цит f) могла			восстанавливать
НАДФ + только при внесении	АК +	ДХФИФ,	«место входа»
электронов в ФС-І могло быть	после	Цит f. В	аналогичной си­

стеме с формой ас-208 (Цит / есть, Пц недостаточно) наблюда­ лось лишь ничтожное восстановление НАДФ+, откуда следует, что место включения электронов должно быть на уровне или пе­

ред Пц. Предложенная Горманом и Левиным [436] последова­
тельность работы переносчиков
ФС-П -> Цит f	- > Пц -V ФС-І
не согласовывалась с данными	Кока. Не согласуются с ними и
соответствующие результаты,	полученные при использовании

методов низкотемпературной абсорбции, ингибиторов, а также некоторых других в рамках двухступенчатой схемы ЭТЦ при фотосинтезе.

Если допустить, что для осуществления реакций ФС-І в по­ рядке альтернативы требуются Пц или Цит f, то следует обра­ тить внимание на различие между ними: как элемент структуры фотосинтетического аппарата Пц, безусловно, закреплен менее «жестко», чем Цит f, и Пц, возможно, выполняет определенные регуляторные функции.

Как уже отмечалось, функция хлоропластных цитохромов

группы 6 также не находит удовлетворительного объяснения в рамках двухступенчатой схемы переноса электрона.

Фрагменты хлоропластов из природного штамма Chlamydomonas reinhardi при действии БК- и ДК-света обнаруживали два типа абсорбционных изменений, обусловленных цитохрома-

ми. Цит	/554 и Цит	6559	восстанавливались при действии
БК-света	и окислялись	при	действии ДК-света. В присутствии

диуроиа как ДК-свет, так и БК-свет вызывали окисление этих цитохромов. В опытах с мутантом ас-206 (нет Цит /554) БК-свет вызывал восстановление Цит 6559. В мутантных штаммах с не­ достаточностью Цит 6559 не удалось наблюдать индуцируемых светом абсорбционных изменений Цит /554. Однако при вос­

становлении аскорбатом ДК- и БК-свет	вызывали окисление
Цит 554 [660].
В одной из недавно опубликованных	работ Левина [659]

сравнивались изменения в поглощении при 564 нм, приписывае­ мые Цит 6б в нормальном и мутантных штаммах Chlamidomonas reinhardi. По его мнению, эти изменения отражают цикли­ ческий тип переноса электронов, осуществляемый ФС-І, и изме­ нения Цит 66 не имеют отношения к ЭТЦ ФС-П. Кроме того, бы­

ло	показано,	что	ДК-свет (720 нм)	вызывал изменения		при
520	нм. Для	некоторых мутантов изменения при 554			и 559	нм,
характеризующие			редокс-состояние	соответственно	Цит	/ и

Цит 63, при действии ДК- и БК-света не носили антагонистиче­ ского характера.

Результаты экспериментов с мутантами хламидомонады Ле­

вин обобщает в виде следующей схемы ЭТЦ:
На О	ФС-Н	Цит 559 -у М -> Цит 553	-> Пц	ФС-І -> X ->
НАДФ+,		Цит 564			1
					ас-21.
где М — неидентифицированный компонент, активный в штамме
Обращает на		себя внимание в этой	схеме	Левина	то, что

Цит 564 «шунтирует» неизвестные компоненты. Такой результат, конечно, свидетельствует о несовершенстве наших представлений об ЭТЦ при фотосинтезе. Недавно Гиван и Левин изучили штамм хламидомонады с недостаточностью П700 [421]. При действии БК-света этот штамм (80а) «нормально» восстанавливает Цит/ и Цит 6, но окислить их при действии ДК-света уже не может: ФС-І у него нарушена, а ФС-П, по-видимому, не повреждена.

Считают, что окислительно-восстановительные превращения компонентов ЭТЦ, не являющихся составными частями реакци­ онных центров фотосистем, не могут происходить в условиях очень низких температур. Освещение хлоропластов при низких температурах, как уже отмечалось, вызывает изменения в облас­ ти 555 нм, что одно время принимали за доказательство фото­ окисления Цит /.

6 3-930

81

Кнафф и Арнон [618—620] недавно пришли к заключению, что существуют две фотореакцни (с двумя реакционными цент­ рами), инициируемые БК-светом, причем обе они выступают, осуществляя перенос электронов от НгО к НАДФ+ в пределах ФС-П. «Классическая», длинноволновая ФС-І, действуя п а р а л ­ л е л ь н о ФС-П, включает систему транспорта электронов ци­ клического типа и ЦФФ. Эти выводы были сделаны в значитель­ ной степени в результате ревизии полученных ранее данных, а также на основании изучения температурных зависимостей окис­ ления Цит 6559 и открытия нового компонента ЭТЦ, названного «фактором С550». К компонентам этой сложной ФС-П авто­ ры относят, кроме фактора С550, Цит 6559, Пц, а система

сопряжена с фотофосфорилированием		нециклического типа. Фак­
тическое	разделение коротковолновой	ФС-П на две, каждая из
которых	инициируется своими двумя	реакционными центрами,

обусловлено тем, что в ФС-П обнаруживается два пункта пре­ образования энергии фотона в химический потенциал. Один из них связан с фотоокислением воды, а другой — с фотоокисле­ нием Цит 6559 через Пц. Предложенная гипотеза как будто удов­ летворительно разрешает противоречия, возникшие при объясне­ нии функции цитохромов группы 6 и Пц. Поэтому остановимся на этих работах подробнее.

Представления Кнаффа и Арнона. Кнафф и Арнон показали [618], что Цит 6559 фотоокисляется при температуре —189° С и это фотоокисление инициируется только БК-светом. Свет с дли­ ной волны 714 нм оказался неэффективным. Следовательно, окисление Цит 6559 тесно связано с ФС-П. Спектр фотоокисления Цит 6559, наблюдаемый лишь при очень низких температурах, напоминал спектр его окисления феррицианидом. Это означа­ ло, что при нормальных условиях происходит незамедлительное его восстановление за счет электронных переносов, а при низ­ кой температуре реакции восстановления останавливаются.

Представления о функционировании Цит 6559 в качестве пер­ вичного фотохимического реагента, по мнению авторов, подтвер­ ждаются следующими данными:

а) Цит 6559 имеет наиболее высокий положительный ре-

докс-потенциал	среди	в	других	хлоропластных	цитохромов
(Е'о Цит 6559 =	+0,37		[225],	а Е'0 Цит / = +0,35 в [225]);
б) Цит 6559 связан		с частицами ФС-П, что доказано				по со­
отношению в них Хл а и Хл Ь, соответствующему данным						Боард-
мана и Андерсон	[247] (см. часть I I I ) ;
в) Ямашита	с соавт.		[1022,	1025] показали в	1968	г., что

т-рыс-буфер, которым промывались хлоропласта, инактивирует ФС-П, но активность восстанавливалась при внесении искус­ ственных доноров электрона. Кнафф и Арнон считают доказан­ ным, что фотоокисление Цит 6559 может происходить в хлоро­ пластах, преинкубированных с трнс-буфером, при освещении ко-

ротковолновым светом даже при комнатной температуре, т. е. в этих условиях обратной быстрой ферментативной реакции ие происходит.

В качестве замечания к первому доводу этих авторов ука­ жем, что в 1970 г. Фэн и Крамер [377] определили значения ре­ докс-потенциала для Цит 6559 (в анаэробных условиях) -f-80 ±

±	20 мв при рН 7,0, причем эта величина	зависела от рН. При
рН	8,0 она составляет +40 мв, а при рН	6,0	равна + 120 мв.
Е'о	Цит /554 равен +340+10 мв при рН 8,0,		а Цит 6563 (не

зависит от рН) —180 ± 20 мв. Величины Е'о для Цит 6559 были, в общем, подтверждены Хайндом и Накатани [504], определив­ шими Е'о = +55 мв. Эти значения находятся в достаточно рез­ ком противоречии с величинами, взятыми Кнаффом и Арноном, хотя возможно, что условия приготовления препаратов были не­ одинаковыми.

Кнафф и Арнон привели следующие аргументы в пользу су­ ществования двух фотосистем внутри считавшейся единой ФС-И, инициируемой коротковолновым светом. Поскольку Е'о воды равен +820 мв, а Е'о Цит 6559 равен +370 мв, в высшей степе­ ни невероятно, что одна и та же первичная фотохимическая ре­ акция фотоокисляет соединения, редокс-потенциалы которых раз­ личаются почти на полвольта. (Если заменить величину Е'0 = = +370 мв на Е'о = + 55 мв, то разница еще более увеличится!) Арнон и Кнафф считают более вероятным предположение, что ФС-И состоит из двух систем (ФС-Па и ФС-ІІ6) и что в резуль­ тате фотоокисления воды ФС-ІІ6 образуется восстановительная сила, достаточная, чтобы восстановить Цит 6559 после его окис­ ления ФС-Па. Скажем сразу, что эта ФС-Па ответственна и за восстановление Фд, поэтому она в определенной степени напоми­ нает «классическую» ФС-1 (в рамках Z-схемы), но инициируется коротковолновым светом. Так как при комнатной температуре наблюдать фотоокисление Цит 6559 невозможно, что объясня­

ется его быстрым	фотовосстановлением	электронами		воды, хло­
ропласта промывают тр«с-буфером,		который	инактивирует.
ФС-ІІ6. Однако при добавлении п-фенилендиамина,				бензидина
или семикарбазида	к таким обработанным трисом		хлоропластам
происходило частичное восстановление		ЭТЦ и уже снова нельзя
было четко видеть	фотоокисление Цит 6559. Внесение в систе­
му Фд и НАДФ+	также приводило к частичному		восстановлен

нию активности фотоокисления Цит 6559. Учитывая, что ФС-Па, вызывающая фотоокисление Цит 6559, ответственна и за фото­

редукцию Фд, перенос	электрона, инициируемый коротковолно­
вым светом, выглядит следующим образом:
Нг О -> ФС-ІІ6	Цит 6559 -> ФС-Па -»- Фд -»- НАДФ.
В это же время Кнафф и Арнон [618] сообщили об открытии

нового фотоактивного компонента хлоропластов, названного ими фактором С550, и определили его место в последовательной цепи

6*

83

двух фотореакцин ФС-П. Они изучили спектральные изменения, которые происходили в хлоропластах во время фоторедукции феррицианида. Последний был выбран по двум причинам: во-пер­ вых, его фотовосстановление сопровождается выделением 0 2 , а во-вторых, он химически окисляет многие компоненты хлоро­ пластов, и в том числе цитохромы. Включение БК-света после тем­ новой инкубации хлоропластов с феррицианидом вызывало умень­ шение поглощения с центром при 550 нм, а выключение света при­ водило к восстановлению поглощения до исходного уровня.

Изменение в области от 540 до 560 нм с тупым максимумом при 550 нм не могло быть приписано изменениям, обусловлен­ ным цитохромами, так как Цит 66 уже находился в окисленном состоянии, а Цит f и Цит 6559 окислились при внесении ферри­ цианида. ДК-свет (717 нм) вызывал фотоокисление Цит f, и изменения в поглощении при 555 нм маскировали изменения фак­ тора С550. Эта реакция протекала с искусственными донорами электронов и поэтому не зависела от фотоокисления воды. Изу­ чая свойства фактора С550, Кнафф и Арнон применяли одновре­ менное освещение образцов в двух кюветах: одну кювету осве­ щали БК-светом, а другую — ДК-светом. Разностный спектр имел максимум при 550 нм.

Изменения, приписываемые фактору С550, возникали при до­ бавлении феррицианида или НАДФ+, а также таких акцепторов электронов, как n-бензохинон или бензилвиологен, и всегда со­ провождали нециклический транспорт электронов от воды. Была показана независимость уменьшения поглощения в области 550 нм от температуры. Однако обратное восстановление погло­ щения при низких температурах не наблюдалось. При разде­ лении хлоропластов на пигмент-белковые комплексы, по Боардману и Андерсон [247], более активным в проявлении фактора С550 был комплекс, относящийся к ФС-П. Кроме того, отметим, что из­ менения, связанные с этим фактором, полностью исчезали после двухминутного прогревания хлоропластов при температуре 55° С.

Фактор С550 рассматривается в ЭТЦ как окислитель ФС-ІІ6, близкий к Q. Диурон или о-фенантролин не влияли на фоторе­ дукцию фактора С550, но ингибировали фоторедукцию и фото­ окисление Цит 6559, в связи с чем предполагается, что эти инги­ биторы действуют между фактором С550 и Цит 6559.

В реакцию ФС-П должен вовлекаться Пц, так как его окис­ ление протекает лучше в коротковолновом, чем в длинноволно­ вом свете. По мнению Кнаффа и Арнона, Пц, хотя и не требуется для восстановления Цит 6559, необходим для его окисления. Бы­ ло показано, что добавка Пц к озвученным (лишенным Пц) хло­ ропластам стимулирует скорость фотоокисления Цит 6559, но не влияет на скорость фотоокисления Цит f, и высказано предпо­ ложение, что Пц связывает ФС-П6 и ФС-Па между собой [620].

Реакция ФС-Па отличается	от реакции «классической» ФС-
I, в частности, тем, что именно	первая из них нуждается в Пц.

Тем не менее о месте включения Пц, как и Цит 6559, известно еще меньше, чем о месте других рассмотренных выше переносчиков.

ЭТЦ Кнафф и Арнон описывают двумя коротковолновыми'и одной длинноволновой фотореакциями. Коротковолновые фото­ реакции

Н 2 0 -> ФС-ГО Фактор С550 -> Цит 6559 -> Пц ->
-> ФС-На -> Фд	(1)

действуют в одной последовательности, а длинноволновая реакция

ФС-І -> Фд -> Цит Ь6 -> Цит / -у ФС-І

(2)

действует независимо. В длинноволновой фотореакции имеет мес­ то обычное ЦФФ. НФФ сопряжено с коротковолновыми реакци­ ями.

Эффект усиления по Эмерсону возможен лишь в ходе пол­

ного фотосинтеза [700] и не наблюдается во время		функциони­
рования	коротковолновых реакций, включающих	ФС-ІІ6 и,
ФС-Па	при переносе электрона от воды до НАДФ+	[815]. Дей­

ствие двух коротковолновых реакций в рамках прежде единой

ФС-П требует затраты двух квантов, а длинноволновая	реакция
ФС-І — одного кванта на перенос одного электрона.	Участие

Цит Ь6 рассматривается в цепи переноса ФС-І.

Таким образом, важным достоинством предложенной Кнаффом и Арноном концепции является более точная локализация Цит 6з, Цит bs и Пц в ЭТЦ при фотосинтезе.

Разумеется, эта схема остается гипотезой. В частности, весь­ ма важная роль в ней отводится фактору С550, природа которо­ го не выяснена. Является ли фактор С550 цитохромом? Против такого предположения свидетельствует отсутствие изменений в

области полосы Соре. Если все же этот	фактор — цитохром, то
он характеризуется необычайно высоким	потенциалом, так как

феррицианид не способен его окислить; окисление фактора С550 происходит только при работе реакционного центра, активи­ руемого БК-светом.

Открытие фактора С550 вынуждает также пересмотреть ка­ завшееся ранее бесспорным заключение о тесной фотохимиче­ ской связи Цит / и П700, сделанное на основании изменений по­ глощения в области 550 нм при температуре жидкого азота.

Следует обратить внимание на тот факт, что дифференциаль­ ный спектр свет — темнота не вполне совпадает с дифференциаль­ ным спектром окисление — восстановление для очищенного Цит / (при низких температурах). Ранее Чане и Боннер [290] пред­ положили, что различия в положениях максимумов спектров обу­ словлены разными состояниями Цит / в листьях и в растворе. Кнафф и Арнон выдвинули новое объяснение: в изменения по­ ложения максимумов поглощения при 550—560 нм вносят вклад окислительно-восстановительные превращения фактора С550.

Решение проблемы кооперации реакционных центров при фо­ тосинтезе осложняется и тем, что в ЭТЦ принимают участие пло­ хо изученные, а быть может, и вообще до сих пор неизвестные компоненты. Отдельные примеры таких веществ были приведе­ ны выше.

В опытах с мутантами хламидомонады было показано, в част­ ности, что ДК- и БК-свет вызывали относительно медленные из­ менения в области 520 нм. Однако Левин [659] считает, что эти изменения характеризуют окислительно-восстановительные пре­ вращения двух компонентов, один из которых входит в состав ЭТЦ ФС-І, а другой — в состав ФС-П. Но эти компоненты еще не­ достаточно изучены, поэтому в схему ЭТЦ их внести пока нельзя.

Кушковский [637] ставит их в схему на уровне первичного восстановителя ФС-П (в рамках Z-схемы).

Дальнейшее глубокое изучение различных пластохинонов и цитохромов, аллагохрома [461, 123], рубимидина [480], «фитофлавинов» [875, 253, 415], птеридинов [695, 696], фосфодоксина [243, 1015] и других «факторов» [619, 1028] позволит яснее по­ нять происходящие при фотосинтезе явления.

3.ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ

СПЕРВИЧНОГО ВОССТАНОВИТЕЛЯ ФОТОСИСТЕМЫ І НА НАДФ +

Понятие о сильном восстановителе ФС-І. На существование низкопотенциального сильного восстановителя ФС-І, так назы­ ваемого X, указывают следующие данные:

а) восстановление в строго количественных отношениях к за­ траченной энергии света низкопотенциальных дипиридиловых красителей (виологенов, диквейтов) [240], редокс-потенциал ко­ торых £'о ниже редокс-потенциала водорода и, следовательно, Фд; б) восстановление Фд каким-то более низкопотенциальным веществом (Х~). Таким веществом может оказаться обнаружен­ ный недавно «ферредоксинвосстанавливающий фактор» (ФВФ)

Екума и Сан-Пьетро [1028].

Определенными чертами сходства с ФВФ в этом отношении обладают фосфодоксин [243], белковый фактор Салтмана и Джи [837], белковый фактор By и Майерса [1014, 1015], антигенный фактор Si Регитца, Берзборна и Требста [817], активируемый светом фактор Вилднера и Кридля [991], а также вещества типа птеридинов, описанные Фуллером и Наджентом [412]. Конечно, уже одно перечисление этих веществ, безусловно, способно вы­ звать скептическое отношение к столь обширному списку фак­ торов X.

Все эти вещества физиологически активны в хлоропластах in vitro, выделены из них, обладают весьма низкими значениями

редокс-потенциалов. Нельзя определенно утверждать, что они химически близки между собой; вместе с тем для большинства из них характерны максимумы поглощения в УФ-области спектра при 260—280 и (или) 315—330 нм. Молекулярный вес их колеб­ лется около 6000.

Процедура их выделения включает, как правило, применение органических растворителей и нагревание на одной из стадий выделения. Восстановленный ФВФ способен в темноте восстанав­ ливать Фд или НАДФ+ (через Фд) и Фп (Фд-НАДФ+-редук- тазу). Более того, добавление ФВФ заметно стимулирует фото­ редукцию метилвиологена фрагментами хлоропластов, из кото­ рых ранее этот фактор был удален [1029]. Екум и Сан-Пьетро считают, что для большинства отмеченных выше веществ, ко­ торые близки к фактору X, характерна способность стимуляции ФФ по псевдоциклическому пути, так как замечена зависимость от кислорода. Однако конкретное биологическое значение описан­ ных Х-факторов, их отношение к ЭТЦ в рамках даже Z-схемы, не говоря уже о схеме Кнаффа и Арнона, оценивать пока преж­ девременно.

Перенос электрона от X к НАДФ+. Перенос электрона от не­ известного первичного акцептора ФС-І к НАДФ+ опосредуется ферредоксином (Фд) и флавопротеином — ферредоксин-НАДФ- редуктазой (Фп) [330, 187]. Относительно высокий уровень вос­ становления экзогенного НАДФ+ на свету впервые был достигнут

Сан-Пьетро и Ланг [841]			в 1956 г. В течение весьма	короткого
отрезка	времени	в ряде	лабораторий — Сан-Пьетро	[842], Да-
венпорта	[333],	Варбурга	[418], Арнона [187] — были открыты

в составе водорастворимой фракции хлоропластов ферменты, ко­ торые стимулировали восстановление НАДФ+, НАД+, метгемоглобина и Цит с. Водорастворимая фракция белков была полу­ чена путем водной экстракции ацетоновых осадков хлоропластов. Ее назвали фосфопиридиннуклеотидредуктазой или, сокращенно, ФПНР [119, 841, 842].

Ферредоксин. Этому белку посвящено большое количество обзоров [176, 701], в том числе на русском языке [123, 79, 94]. Поэтому мы ограничимся краткими данными о Фд. Участие Фд в окислительно-восстановительных реакциях при фотосинтезе бы­ ло установлено в 1962 г., когда обнаружили, что кристаллически чистый препарат этого белка из почвенной бактерии Clostridium pasterianum опосредует фоторедукцию НАДФ+ хлоропластами при освещении.

По сравнению с другими переносчиками ЭТЦ Фд хлороплас­ тов изучен довольно хорошо. Относительно хорошо отработаны и методы его выделения из различных объектов, в том числе из листьев шпината. Оказалось, что ферредоксины из различных источников вполне взаимозаменяемы в реакциях восстановления НАДФ+. Фд имеет низкий для белка молекулярный вес

( ~

12 000)

[176],

легкоподвижен и

вымывается

в

водно-соле­

вой раствор при выделении хлоропластов;

Е'о — —0,42

в

при

рН 7,0 (для сравнения укажем,

что

Е'а

НАДФ = —0,34 в

при

рН 7,55).

Фд

из листьев шпината является одноэлектронным перенос­

чиком

[987],

а Фд из бактерий

Crotnatium

и

Clostridium,

по не­

Л

которым данным

[374,

879],—•

двухэлектронным. Для спектра

Фд

в

окисленном

состоянии

0,6

характерны

нечетко

выражен­

ные

максимумы

при 274,

325,

0.4

420

и 463

нм (рис.19).

В состав

Фд

входит желе­

зо — для шпината

2г-атом/моль

0,2

(—-1%). Однако, в отличие от

цитохромов, Фд содержит не-

300

400

500

Дли

геминовое железо, которое, как

было

показано в лаборатории

Рис. 19. Спектр поглощения ферредо-

Сан-Пьетро, подвергается цик­

ксина

из

листьев шпината.

лическим

изменениям

валент­

ности

при

восстановлении

и

окислении. Характерной

особенностью

Фд

является

наличие

в

составе

молекулы

«лабильной»

серы

в

виде

сульфидных

групп,

в количествах, эквивалентных железу. При подкислении Фд неорганическая сера освобождается в виде сероводорода. С по­ терей железа и серы био­

логическая активность					Фд
исчезает. Восстановить					ее	кч
удается при обработке ра­
створов	Фд солями		двух­
валентного железа, 2-мер-
каптоэтанолом,		а	также
сульфидом натрия			[219].
Реакции с участием Фд
показаны на рис. 20. Рас­
смотрим	некоторые				из
них. Восстановление				Фд в
хлоропластах протекает с
участием	первичного			оки­
слителя	ФС-І — вещества					Рис. 20. Возможное участие ферредокси-
X. Неэнзиматически					Фд
может быть восстановлен						на в качестве окислительно-восстанови­
						тельного переносчика в хлоропластах.
в растворе сильными				вос­		Пояснение в тексте.
становителями,		например

дитионитом (гидросульфитом), и окислен многими веществами! гемпротеидами (в том числе, Цит с), нитритами, молекуляр­ ным кислородом. Для энзиматического пути окисления Фд осо-

бый интерес представляет перенос электрона с участием Фп. Путь переноса электрона с фосфорилированием через Цит f остается еще не во всем понятным [384, 360, 363, 505, 896, 897].

Концентрация Фд в зеленых листьях составляет одну молеку­ лу на 400 молекул хлорофилла, т. е. на одну ФЕ. В изолирован­ ных хлоропластах, используя двухлучевой метод дифференци­ альной спектрофотометрии, удалось показать [201] окисление и восстановление Фд, причем без добавления экзогенного Фд изме­ нения были незначительными. Свет с длиной волны 640 нм вы­ зывает восстановление Фд — после выключения света Фд окис­ ляется. Внесенный в суспензию освещенных хлоропластов НАДФ+ также способствует окислению Фд [201]. In vivo почти весь Фд пребывает в окисленном состоянии. На свету Фд на­ ходится в восстановленном состоянии после восстановления все­ го НАДФ+. Фд — естественный компонент ЭТЦ при нецикличе­ ском, псевдоциклическом и циклическом типах ФФ. При этом Фд играет роль катализатора.

Тагава с соавт. [895] показали, что циклический поток элек­ тронов от ФС-І и сопряженное с ним ФФ могут катализировать добавленный в систему с хлоропластами Фд. В такой цепи, по мнению авторов, участвует Цит Ь&, так как ЦФФ, катализируе­

мое Фд, ингибировалось антимицином А. При изучении						ПФФ
применялось ингибирование цистеином,			а	ЦФФ — антимици­
ном А. В системе с обоими	этими	ингибиторами			1 моль	АТФ
образовывался на 2 моль экзогенного Фд			(Р/2е~ = 1) [176]. В спе­
циальных опытах Арнону с соавт.		[182]	удалось		показать	спо­
собность хлоропластов восстанавливать на свету Фд в						отно­
шении 4 моль Ф д : 1 моль 0 2 .	(Восстановленный				Фд окислялся
вновь кислородом.)
Окисление Фд за счет НАДФ+ полностью				ингибируется		при
внесении антитела на Фп. В	экспериментах			с использованием

вспышек рубинового лазера Чане с соавт. [297] установили, что окисление Цит f протекает в хлоропластах независимо от того, добавляли Фд извне или нет, хотя при наличии экзогенного Фд скорость окисления Цит f была несколько выше. Все эти факты служат четкими доказательствами важной роли Фд в биоэнерге­ тике хлоропласта.

По представлениям Арнона, Фд, как и НАДФ, играет важную регуляторную роль [176].

Наконец, Фд определяет биосинтетическую способность хло­ ропластов. Следует подчеркнуть, что в физиологических ус­ ловиях Фд проявляет более сильное сродство к Фп, чем к 02 . Кислород окисляет восстановленный Фд только в отсутствие окис­ ленного НАДФ (последний реагирует через Фп). Скорость ката­ лизируемых Фд ЦФФ и НФФ соответствует скорости фотосин­ теза in vivo. Соотношение ЦФФ и НФФ определяется соотноше­ нием образованных АТФ и НАДФ-Н2 . Оборот НАДФ высок во