Пикосекундная спектроскопия процессов деления и рекомбинации зарядов в РЦ пурпурной бактерии Rps. sphaeroides и ФС I высших растений

• Автор: Аврамов, Лъчезар Аспарухов
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фотосинтетические реакционные центры пурпурных бактерий.

1.1 Структура и состав реакционных центров

1.2 Последовательность фотохимических процессов переноса электрона в РЦ.

1.3 Рекомбинация зарядов в радикальной паре реакциг онного центра

2. Реакционные центры фотосистемы I .

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ

1. Лазерный стенд для получения перестраеваемых по частоте пикосекундных импульсов света

1.1 Генератор пикосекундных импульсов света

1.2 Выделение одиночного импульса и его усиление .
1.3 Получение перестраеваемых по частоте импульсов света с помощью ПГС и генерация континуума .
2. Автоматизированная система регистрации и управления абсорбционным спектрометром
2.1 Оптическая схема регистрирующей части и фотоприемники
2.2 Апаратурное обеспечение системы регистрации и управления спектрометром .
2.3 Програмное обеспечение .
2.4 Исследование статистических характеристик пикосекундной лазерной установки .
3. Методика спектральнокинетических измерений и
обработки результатов
4. Методика приготовления образцов
Глава 3. ЗКСПЕРШЖНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Математическая обработка результатов
2. Кинетика первичного разделения зарядов в реакционных центрах бактерии .
3. Исследование рекомбинации зарядов в РЦ
4. Исследование переноса энергии и электрона в
ПБК фотосистемы I
5. Рекомбинация зарядов в РЦ фотосистемы I .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Разработка лазерных спектрометров и спектрофлуориметров с пикосекундным временным разрешением позволила исследовать кинетику процесса фотовыцветания Р0 и последующего переноса электрона на . Оказалось, что перенос электрона происходит через ряд промежуточных состояний ,. Кроме коротких времен, особенностью функционирования РЦ является независимость от температуры квантового выхода фотоокисления Р0, который достигает 0 и остается неизменным вплоть до I К 5. Первичный донор электрона. Существует ряд фактов, которые указывают на то, что Р0 является первичным донором электронов в РЦ, Окисление Р0 приводит к потере фотохимической активности РЦ . После этого происходит окисление цитохрома, который отдает свой электрон на Р0 . Освещение РЦ или химическое окисление приводит к выцветанию полос поглощения 0 юл и 0 юл, сдвигу полосы при 0 юл и появлению новых полос при 5 нм и юл , наблюдается также сдвиг полосы 0 юл в коротковолновую сторону. Окислителнновосстановительное титрование показало, что Р0 является одноэлектронным переносчиком с окислительновосстановительным потенциалом 0 мВ . Одноэлектронное окисление Р сопровождается появлением сигнала ЗПР с ЗПР совпадает с таковой, измеренной по оптическим абсорбционным изменениям . Сигнал ЭПР катионрадикала Бхл i vi имеет такой же фактор, но ширина его линииприблизительно в 2 больше, чем ширина сигнала ЭПР Р0. Бхл в Р0. Дополнительным подтверждением этому являются данные, полученные с помощью измерения спектров двойного электронноядерного резонанса. Было найдено, что величина сверхтонких расщеплений в спектре Р0 в 2 раза меньше соответствующих величин для катионрадикала Бхл м i . Бремя жизни синглетного возбужденного сосоянкя Р0, рассчитанное из измерений квантового выхода флуоресценции изолированныхРЦ согласно данным работы , оказалось равным 7 пс. Близкие значения были получены путем прямого измерения времени жизни флуоресценции РЦ с помощью пикосекундного флуорометра. Кинетика затухания флуоресценции препаратов с активным РЦ при комнатной температуре имеет две компоненты. Быстрый компонент имеет длительность 5 2 пс и исчезает при окислении Р0 и характеризует время жизни Р0. Медленный длительностью I 2 не связан либо с флуоресценцией солюбилизированного бактеркохлорофилла, либо с рекомбинационным свечением 4. Первичный акцептор электрона. Основным доказательством существования промежуточных акцепторов электрона послужил тот факт, что разделение зарядов происходит в том случае, когда акцептор электрона хинонной природа химически восстановлен. Действительно, с развитием лазерной пикосекундной техники в работах , при возбуждении образца пикосекундным импульсом с длиной волны 0 нм было обнаружено новое состояние Р Р , которое включает в себя выцветание полос Бф при 5 нм и 0 нм к полос Бхл при 0 нм, 0 нм и 0 нм. Нужно отметить, что возможность существования промежуточныхакцепторов была предсказана в работе на основании анализа флуоресцентных данных по миграции энергии электронного возбуждения от Бхл антенны к реакционному центру. Последующие исследования с помощью пикосекундных абсорбционных спектрометров дали информацию о кинетике образования и дезактивации состояния РР в условиях, когда акцептор электрона не восстановлен. Как показано в работах ,, разделение зарядов в порфириновом комплексе РЦ происходит за время меньшее пс, а образующееся в результате состояние РР живет в течение 00 пс и его исчезновение сопровождается переносом электрона на акцептор 5 ,,,. Р0, возникает одновременно с образованием состояния РР и затем сохраняется в течение десятков миллисекунд. Изучение природа промежуточного акцептора I проводилось с помощью анализа спектральных изменений как в пикосекундном диапазоне времен, так нестационарных услових. Последнее возможно благодаря тому, что длительное освещение реакционных центров ряда пурпурных бактерий в условиях низкого редокс. I в восстановительном состоянии . Если РЦ освещать в восстановительных условиях в присутствии донора электрона низкопотенциальных цитохромов, то перенос электрона может конкурировать с внутренними процессами, протекающими в РЦ.