Перенос электронов и протонов в хлоропластах in silico. 1. Влияние топологических факторов на энергетическое сопряжение в хлоропластах с неоднородным распределением белковых комплексов

В настоящей работе теоретически изучено влияние топологических факторов (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, сопряженных с синтезом АТФ, с учетом неоднородного распределения электрон-транспортных и АТФ-синтазных комплексов в мембранах тилакоидов гран и межгранных тилакоидов. Результаты численных экспериментов позволили проанализировать распределение латеральных профилей трансмембранной разности рН и концентраций мобильных электронных переносчиков (пластохинон, пластоцианин) в тилакоидах гран и межгранных тилакоидах в зависимости от метаболического состояния хлоропластов класса Б (состояние фотосинтетического контроля и условия интенсивного синтеза АТФ), а также изучить влияние топологических факторов (плотность упаковки тилакоидов в гране, степень набухания тилакоидов), влияющих на скорость диффузии протонов и мобильных электронных переносчиков во внутритилакоидном пространстве и в межтилакоидной щели. Результаты численных экспериментов по варьированию геометрических параметров системы позволяют выявить влияние толщины тилакоидов и расстояния между тилакоидами гран на латеральные профили рН внутри тилакоидов (рНi) и в межтилакоидной щели (рНo) Закисление внутритилакоидного пространства, характеризуемого величиной рНi, возрастает по мере увеличения ширины межтилакоидной щели lo и уменьшается по мере увеличения ширины самого внутритилакоидного пространства li.