Теоретическое описание динамики элементарных процессов изомеризации и переноса электрона в биологических системах

Теоретическое описание динамики элементарных процессов изомеризации и переноса электрона в биологических системах

Автор: Юрков, Иван Игоревич

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Москва

Количество страниц: 75 с. ил.

Артикул: 2901738

Автор: Юрков, Иван Игоревич

Стоимость: 250 руб.

Теоретическое описание динамики элементарных процессов изомеризации и переноса электрона в биологических системах  Теоретическое описание динамики элементарных процессов изомеризации и переноса электрона в биологических системах 



Быстрое развитие методов получения ультракоротких лазерных импульсов привело к появлению в середине х годов импульсных лазеров, работающих в фемтосекундном диапазоне, позволяющих анализировать элементарные реакции в реальном масштабе времени, и вызвало взрыв исследований в области динамики химических и биохимических реакций. В последние годы интерес исследователей, занимающихся изучением сверхбыстрых процессов в фемтосекундном диапазоне, заметно сместился в сторону элементарных биохимических реакций, протекающих под действием света . В основе многих биологических процессов лежат изменения, происходящие в структуре белков или нуклеиновых кислот за время порядка сотен фемтосекунд. К таким процессам относятся, в первую очередь, фотосинтез 8, зрение 9, фототаксис , индуцированная светом репарация ДНК . Химические реакции в живых организмах отличаются от обычных реакций двумя особенностями сложностью механизмов и высокой эффективностью. Белковое окружение часто приводит к более быстрому и специфичному превращению функциональных групп по сравнению с обычными молекулами. В силу большого размера биологически активных молекул расчет полных поверхностей потенциальной энергии и точное решение задач квантовой динамики ядер для этих молекул невозможны, поэтому актуальной является задача разработки моделей внутримолекулярной динамики. Эти модели должны быть достаточно простыми для того, чтобы допускать разумное численное решение, но в то же время достаточно развитыми для того, чтобы отражать основные аспекты биохимических превращений. Белок многоатомная система, обладающая большим количеством внутренних степеней свободы, и, следовательно, характеризующаяся многомерными поверхностями потенциальной энергии. Однако, следует отметить, что число степеней свободы, отвечающих за движение по координате реакции, может быть сильно ограничено. Как правило, речь идет не более, чем о двухтрех степенях свободы. Поглощение фотона белком формирует в возбужденном электронном состоянии волновой пакет, соответствующий неравновесной ядерной конфигурации. Такой волновой пакет начинает свое движение по поверхности потенциальной энергии к состоянию с равновесной конфигурацией ядер. В сложных биологических системах динамика волновых пакетов может происходить в двух различных режимах 4. Эмиссионный спектр в этом случае является частотнонезависимым и представляет собой размытый, с монотонно убывающей амплитудой, пик. Рис. Стохастический режим ядерной динамики. Формирующийся волновой пакет быстро релаксирует к квазистационарному распределению. Если время диссипации энергии на другие степени свободы гораздо больше, чем период движения по электронному терму, то динамика волнового пакета будет периодической и когерентной. Эмиссионный спектр в этом случае отражает частоту колебаний волнового пакета. Такой характер движения, так называемый связанный когерентный режим, в принципе, позволяет белку осуществить специфическое, селективно инициированное движение 4. В этом случае появляется возможность исследовать недостижимые в термическом режиме белковые конфигурации рис. Рис. Когерентный связанный режим, характеризующийся периодическими осцилляциями волнового пакета. Практически во всех классических описаниях динамики движение реагентов рассматривалось в термическом режиме. Исследования в начале х годов колебательной когерентности в реакционных центрах бактерий , а также во многих других светочувствительных системах , показали, что именно когерентное связанное движение вносит вклад в динамику белков в фемто и пикосекундном масштабе времени. Большой объем экспериментальных данных, накопленных в ходе исследований биологических фотосистем, позволил развить теоретические подходы к описанию квантовой динамики в системах такой сложности. Изза большого количества ядер и электронов в белках эти подходы носят качественный и полуколичественный характер. В данной работе предложены одномерные квантовые и кинетические модели элементарных фотохимических процессов, происходящих в трех реальных биологических системах фоторецепторах и реакционном центре фотосинтеза.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.548, запросов: 121