Влияние ионов тяжелых металлов на перенос электронов на акцепторной стороне фотосистемы II

Abstract

Дослiджено вплив iонiв Cu²+, Zn²+, Pb²+, Cd²+ i Hg²+ на кiнетику реокиснення Q^−A i вiдносний вмiст QB-невiдновлюючих комплексiв у хлоропластах гороху. Показано, що за дiї iонiв Cu²+ (50 i 200 мкМ) i Hg²+ (5 i 20 мкМ) вiдбувається прискорення швидкої i промiжної компонент, тодi як амплiтуда швидкої фази збiльшується за рахунок промiжної i повiльної. Iони Zn²+, Pb²+ i Cd²+ (50 i 200 мкМ) викликають сповiльнення швидкої i середньої компонент, при цьому амплiтуда повiльної фази збiльшується, а промiжної i швидкої ─ зменшується. Iони Cu²+, Hg²+ i Cd²+ майже не впливають на вмiст QB-невiдновлюючих комплексiв, тодi як за дiї iонiв Zn²+ i Pb²+ ця величина рiзко зростає. Встановлено, що iони важких металiв, залежно вiд їх редокс-потенцiалу, по-рiзному впливають на електронний транспорт мiж QA i QB. Бiльш електронегативнi Zn²+, Cd²+ i Pb²+ iнгiбують електронний транспорт, а бiльш електропозитивнi Cu²+ i Hg²+ прискорюють його. Це, можливо, обумовлено тим, що при порушеннi транспорту електронiв мiж Q^−A i QB iони Cu²+ i Hg²+ здатнi акцептувати електрони безпосередньо вiд Q^−A.

Effect of copper, zinc, lead, cadmium, and mercury ions on the chlorophyll fluorescence darkelaxation kinetics and the relative content of QB-non-reducing photosystem II (PSII) in pea thylakoids has been studied. Copper (50 and 200 μM) and mercury (5 and 20 μM) ions induced the nearly 2-fold acceleration of the fast and intermediate phases, while the amplitude of the fast phase increased at the expense of the intermediate and slow phases of the decay. Zinc, lead, cadmium (50 and 200 μM) ions caused an increase in the amplitude of the slow phase and decelerated the intermediate and fast phases. Copper, mercury and cadmium ions, unlike zinc and lead ions, almost did not affect the QB-non-reducing PSII content. We showed that more electronegative Zn²+ (Eº = −0.763 V), Cd²+ (Eº = −0.403 V), and Pb²+ (Eº = −0.126 V) inhibit the electron transfer between QA and QB, and more electropositive Cu²+ (Eº = +0.153 V) and Hg²+ (Eº = +0.427 V) exhibit the stimulatory action. One of the possible explanations is that Cu²+ and Hg²+ can accept electrons from Q^−A in case if the electron transfer between Q^−A and QB is impaired.