Влияние диффузионных и топологических факторов на эффективность энергетического сопряжения в хлоропластах с неоднородным латеральным распределением белковых комплексов в гранальных и межгранных тилакоидах. Математическое моделирование

Аннотация

В настоящей работе теоретически изучено влияние диффузионных и топологических факторов (скорость диффузии протонов и плотность упаковки тилакоидов в гранах) на эффективность энергетического сопряжения в хлоропластах. В основу данного исследования положена разработанная нами ранее математическая модель процессов электронного и протонного транспорта в хлоропластах, сопряженного с синтезом АТР, с учетом неоднородного распределения электрон-транспортных и АТР-синтазных комплексов в мембранах тилакоидов гран и межгранных тилакоидов. Результаты численных экспериментов позволили проанализировать распределение профилей трансмембранной разности рН в тилакоидах гран и межгранных тилакоидах в зависимости от метаболического состояния хлоропластов класса Б (в состоянии фотосинтетического контроля и в условиях интенсивного синтеза АТР), а также изучить влияние топологических факторов (плотность упаковки тилакоидов в гране) и стерических ограничений, влияющих на скорость диффузии протонов во внутритилакоидном пространстве и в межтилакоидной щели, на скорости нециклического транспорта электронов и синтеза АТР. Показано, что наряду с изменениями внутритилакоидного рН существенным фактором регуляции электронного транспорта и синтеза АТР в хлоропластах может быть изменение рН в межтилакоидной щели, которое влияет на скорость работы комплексов фотосистемы 2, расположенных в тилакоидах гран. Результаты численных экспериментов по варьированию геометрических параметров системы и скорости диффузии протонов в межтилакоидной щели и во внутритилакоидном пространстве позволяют объяснить обнаруженную ранее зависимость скорости синтеза АТР от осмотичности среды инкубации хлоропластов.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: