Membrane preparation of the non-sulfur purple bacterium $\underline{R}. \underline{rubrum}$ catalyzes several light dependent photochemical reactions which include photoreduction, photophosphorylation and photooxidation. All of these reactions are found to be dependent on the presence of several exgeneous electron donor. By increasing the concentration of exogeneous electron donor, the rate profiles of the bacterial photochemical reactions showed a typical hyperbolic saturation curve. In the presence of antimycin A or HQNO a marked inhibition was observed for the photophosphorylation, but in the case of light dependent oxygen uptake, rather stimulation effect was observed. The changes in the ratios of $NAD^+/NADH$ and ATP/ADP + Pi affects all the rates of photochemical reactions. Especially by the addition of phoshpate pool, ADP + Pi the activity of photoreduction was reduced markedly, on the while the presence of excess $NAD^+$ resulted in the reduction of the rate of photophosphorylation.
This result along with other inhibition study by several electron transfer inhibitors and uncouplers suggest that two photochemical reaction systems involving ferredoxin-$NAD^+$-oxidoreductase and cytochrome oxidoreductase respectively are coupled at a common reaction center in the bacterial chromatophore and thus in turn, their activities are affected each other by the ratios of $NADH/NAD^+$ and ATP/ADP + Pi. Furthermore, based on the inhibition of these two photochemical reaction by exess of molecular oxygen, it is also suspected that the overall rate of light dependent chemical reactions might be controlled by the activity of photooxidase which is believed to be locallized in the same reaction center.
본 실험에서는 광 존재하 혐기성 조건에서 기른 $\underline{Rhodospirillum} \underline{rubrum}$으로부터 정제된 chromatophore을 가지고 여기에 존재하는 광환원 반응과 광인산화 반응 사이의 상호 관계에 대한 연구를 하였다.
1. Chromatophore내 에서 일어나는 광의존 반응, 즉 광인산화 반응, 광 환원 반응, 광산화 반응은 succinate TMPD/ascorbate등의 전자 공여체에 의존함을 보였다. 이와같은 세가지 광의존 반응은 전자 공여체의 농도가 증가함에 따라 그 반응속도는 전형적인 효소 반응속도의 양상을 나타냈다.
2. 광 환원반응과 광인산화 반응의 관계를 알아보기 위해 일련의 실험을 한 결과, 이들의 기질은 서로 다른 반응에 대해 저해하고 있음을 알수있었다.
3. 산소 존재하의 광환원 반응과 광인산화 반응은 산소가 존재하지 않을때 보다 그 활성도가 높았다. 또한 $ADP/P_i$ 혹은 NAD 는 광의존산소흡수 반응에 대해 저해하고 있음을 알수 있었다.
4. 전자 전달계 에서 cytochrome b 와 cytochrome c사이의 전자 전달저해제인 antimycin A 에 의해서 광인산화 반응은 억제하고 있는 반면 광 산화반응을 촉진 시키고 있음을 알수있었다.
지금까지의 결과들로부터 chromatophores내의 광 반응 기작은 하나의 공통된 reaction center를 갖고 있으며 이들 반응은 noncyclic 하게 일어나고 있음을 제시할수 있었다.
또 광산화 반응의 역활은 광인산화 반응과 광환원 반응을 조절하는 역활을 하며 그 작용 부위는 cytochrome b 위임을 알수 있었다. 이 결과에 의해 다음 scheme 3 와 같은 모델을 제시하는 바이다.
