становление бензохинона при обесцвечивании хлорофилла, происходящее в спиртовом растворе [98]. Первичным акцептором в: фотосистеме I хлоропластов, по-видимому, является особый Fe-S-белок

1} По данным экспериментов, недавно выполненных на хлоропластах СЫогеИа [95а], истинное время жизни возбужденного состояния хлорофилла составляет 0,6 не, а не 0,13 ис.

Какова химическая природа Хл+? Было высказано предположение^; что в стабилизации радикальной ионной формы, образующейся после-удаления электрона из кольца III [схема (13-27)], принимает участие-карбонильная группа соседнего кольца V. Обратите внимание, что ft резонансной структуре, изображенной внизу, нарушается система cot пряжения двойных связей в кольце, чем, вероятно, и объясняется o6eci цвечивание хромофора.

В определенных условиях хлорофилл может фотовосстанавливаться; предполагают, что первым фотохимическим актом этого процесса является перенос электрона от одной молекулы хлорофилла на другую в пределах димера или (в бактериях) от молекулы бактериохлорофилла на бактериофеофитин.

6. Цепи переноса электронов в хлоропластах [101]

Рассмотрим теперь более внимательно процессы, в которые вовлекается далее восстановленный акцептор электронов А- [уравнение (13-26)], а также процессы, связанные с возвращением электрона на окисленный Хл+ Электродный потенциал пигмента Р700, входящего в хлоропластах в состав фотосистемы I (рис. 13-18), равен +0,43 В, Квант света с длиной волны 700 нм несет достаточное количество энергии (1,77 эВ) для фотовосстановления переносчика, потенциал которого на 1,77 В более отрицателен, т. е. равен —1,3 В. Однако вероятность образования столь мощного восстанавливающего агента очень мала. Во-первых, улавливание энергии света не может идти со 100%-ной эффективностью1*. Если фотохимическая реакция проходит через триплет-ное состояние, то значительная часть поглощенной энергии теряется. Далее, неизвестны переносчики, которые обладали бы таким отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом. И, кроме того, мы не знаем электродного потенциала гипотетического переносчика Z. Большинство авторов принимают его равным от ~—0,55 до —0,6 В; это близко к потенциалу ферредоксина, в связи с чем было высказано предположение, что Z представляет собой связанную молекулу ферредоксина. Согласно более поздним данным, в этой роли выступает особый Fe-S-белок [99]. Как бы то ни было, ясно, что Z способен быстро восстанавливать ферредоксин, возможно, с участием неизвестных пока переносящих электрон белков. Восстановленный ферредоксин хлоро-пластов, будучи одноэлектронным переносчиком (гл. 10, разд. В), мхэжет передавать электроны через флавопротеид Fd-NADP—редуктазу на NADP+, в результате чего образуется NADPH.

Для зеленых растений конечное звено цепи переноса электронов четко установлено, чего нельзя сказать о бактериях. В этом случае выявить фотохимический синтез восстановленных промежуточных соединений со значением потенциала, близким к потенциалу ферредоксина, не удалось. Полагают, что акцептором электронов является хинон (вероятнее всего, убихинон) [102]. Поскольку Е0' хинона близко к нулю, для восстановления NADP+ необходимо использовать «обращенный поток электронов», приводимый в действие с помощью АТР. Обращение потока могло бы иметь место за счет окисления половины фотовосстановленного хинона в цепи переноса электронов окисленным Хл4" реакционных центров, которое сопряжено с синтезом АТР (циклическое фотофосфорили-рование).

О Обычно не учитывают, что свет несет с собой не только энергию, но и энтропию. Важным следст&цем-эт?Ого, является тот факт, что для совершения химиче-сХбй работы может |йтЬ|^войЙй»аио лишь 78% энергии солнечного света с длиной *bjttfм 7SO нм tKttox R. S.: Bioohvs J„ 9. 1351. 1969).

В хлоропластах кандидатом на роль донора, передающего электроны непосредственно на Р700 и стоящего в цепи переноса электронов, которая идет от фотосистемы II к фотосистеме I (рис. 13-18), можно считать медьсодержащий белок пластоцианин (PC). Важная роль пла-стоцианина была выявлена при работе с клетками Scenedesmus; в условиях недостатка меди (рис. 1-9) эти клетки не способны к фотовосстановлению ССЬ с помощью Нг, но реакция Хилла протекает в них с нормальной скоростью. На другом конце цепи стоит Q, электронный акцептор фотосистемы И. Q — это первая буква английского слова quencher— тушитель; указанный акцептор тушит флуоресценцию хлорофилла Р682, т. е. хлорофилла содержащегося в реакционном центре фотосистемы II. Облучение хлоропластов светом с длиной волны 650 нм активирует фотосистему II, но не фотосистему I. В этих условиях Q оказывается в восстановленном состоянии и наблюдается усиление флуоресценции Хл*, что, вероятно, связано с отсутствием акцептора электронов Q. Если же активировать фотосистему I красным светом с большей длиной волны, то Q остается преимущественно в окисленной форме, что и приводит к тушению флуоресценции.

Природа соединения Q точно неизвестна, но большинство исследователей считают, что это один из пласто