Фотосинтетический кислород роль H2O2
и
Особый интерес среди аналогов H2O представляет пероксид водорода. В присутствии H2O2 хлоропласты выделяют O2 в ответ на первый световой импульс [4]. Этот результат подтвержден в опытах с H218O2 [5]. В темноадаптированных тилакоидах хлоропластов H2O2 вызывает переход S1 → S-1 [4, 5]. При этом устанавливается соотношение S0 : S-1 : S1, близкое к 0 : 6 : 4 [5]. Состояние S-1 стабильно и не релаксирует, по меньшей мере, в течение 15 мин [5]. Одиночный световой импульс вызывает переход S-1/S1 → S0/S2, который инициирует темновую реакцию окисления H2O2 с образованием O2 [4,5]. Как продемонстрировано в опытах с H218O2, весь O2 выделяется из H2O2 [5], в расчете на 1 P680 после одиночной вспышки света выделяется более 20 молекул O2. Эта реакция, подобная каталазной реакции, предположительно обусловлена восстановлением S2 до S0 посредством H2O2 (E0' для O2/H2O2 равен 0,295 В) и последующим H2O2-зависимым окислением S0 до S2 (E0' для H2O2/H2O равен 1,42 В). Реакции S-состояний, вызываемые H2O2, иллюстрирует схема (по [5]).
Переходы S2 → S1 и S0 S-1 приводят к постепенному затуханию темнового выделения O2 из H2O.
Имеются данные о том, что выделение O2 из H2O2 в результате циклического перехода S2 → S0 → S2 возможно без предварительного воздействия одиночным световым импульсом [6-8]. Процесс зависит от (Mn)4, Ca2+ и Cl- [6]. Эти данные, однако, подвергнуты критике [9]. В частности, комплексы ФСII, лишенные субъединиц ВОК с молекулярной массой 17 и 24 кДа ( на которых проводились опыты [6-8]), по данным работы [10] при воздействии H2O2 теряют Mn, а по данным работы [8] полностью сохраняют его и при этом характеризуются отсутствием шестиполосного сигнала ЭПР от Mn2+, находящегося в водном окружении. Утверждается [9], что такой сигнал в условиях комнатной температуры, в которых проводились измерения [8], должен регистрироваться и в образцах с нативным Mn-кластером ВОК. Тилакоидные мембраны, обедненные Cl-, не способны к фотоокислению H2O, но выделяют O2 из H2O2 на свету [11]. Опыты с антибиотиком A23187 (осуществляющим трансмембранный обмен двухвалентных катионов на 2H+) и данные о действии добавленного Mn2+ склонили авторов работы [11] к предположению о том, что фотоокисление H2O2 в таких мембранах катализируется свободным или лабильно связанным Mn, возникающим в результате H2O2-зависимой деструкции (Mn)4, входящего в состав ВОК. Добавленный Mn2+ поддерживает окисление H2O2 в тилакоидных мембранах, обогащенных ФСII и предварительно лишенных Mn [12].
Таким образом, к настоящему времени нет ясности по вопросу, нужен ли для выделения O2 из H2O2 интактный ВОК. Или этот процесс протекает и после деструкции ВОК? В этом случае пути окисления H2O и H2O2 расходятся, и тогда изучение разложения H2O2 в качестве подхода для познания механизма выделения O2 из H2O теряет смысл.
Однако имеются данные, полученные с применением другого подхода. В определенных условиях электрон-донорная ветвь ФСII может генерировать H2O2. Образование H2O2 на свету вызывают ADRY-реагенты (ADRY - от английского "Acceleration of Deactivation Reactions of the Water-Oxidizing Complex Y", см. [2] в качестве обзора) [13] - соединения, которые, окисляясь, ускоряют дезактивацию S2- и S3-состояний с образованием S1. H2O2 образуется в вывернутых тилакоидных мембранах, если они лишены 16- и 23 кДа-полипептидов ВОК [14]. Процесс зависит от добавленного Mn2+ и подавляется ЭДТА. Освещение мембран, обогащенных ФСII в результате обработки детергентом, тоже приводит к образованию H2O2 [15, 16], как предполагают авторы, в электрон-донорной ветви ФСII.
Дополнительно
Планета солнечной системы Уран
Даже в XVIII в.
планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали,
что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие
планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя. Это мнение блестяще
подтвердилось, когда в 1781 г. знаменитый английский ...
Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойств макросистем
Вокруг нас происходят явления, внешне весьма
косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при
изменении температуры тел, представляющих собой макросистемы, или при переходе
их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо
газообразное). Такие явления наз ...