Исследование короткоживущих парамагнитных интермедиатов первичной фотохимической реакции в реакционных центрах фототрофных бактерий

• Автор: Кленина, Ирина Борисовна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и обозначений

Введение

1 Фотосинтез, общее рассмотрение

1.1 Явление фотосинтеза.

1.2 РЦ пурпурных бактерий.

1.2.1 Структура

1.2.2 Оптические свойства

1.2.3 Первичные процессы фотосинтеза.

1.3 Первичные фотоиндуцированные парамагнитные состояния

1.4 Электронная спиновая поляризация

1.4.1 Спинкоррелированные радикальные пары
1.4.2 Синглеттриплетная конверсия, 8Т0 приближение
2 Объекты и методы их исследования. Обработка измерений
2.1 Биохимические методики приготовления препаратов.
2.2 Метод электронного парамагнитного резонанса.
2.3 Магнетофотоселекция.
2.4 Техника измерения МФС методом ЭПР высокого временного разрешения ВРЭПР.
2.5 Математическое моделирование спектров ЭПР.
2.5.1 Радикальные пары.
2.5.2 Триплетные состояния.
2.5.3 Конструирование изотропного спектра. Учт эффектов МФС
3 Спектроскопия ВРЭПР первичной радикальной пары бактериального фотосинтеза РФд 1
3.1 Формирование первичной РП РП1 в бактериальных РЦ
3.2 Наблюдение сигнала РП1 в РЦ фотосинтезирующих бактерий .
3.3 Спектральное моделирование сигнала ЭПР РП1
3.4 Наблюдение и свойства сигнала ЭПР РП1 в мутанте
0 бактерии ЯЬ. 8ркаего11е8
3.5 Краткие выводы
4 Спектроскопия ВРЭПР вторичной радикальной пары
бактериального фотосинтеза РОд1
4.1 Наблюдение эффектов МФС сигнала ЭПР Р3 а
4.2 Спектральное моделирование.
4.2.1 Моделирование изотропного спектра.
4.2.2 Моделирование спектров РП2 с МФС
4.3 Краткие выводы.
5 Спектроскопия ВРЭПР триплетных состояний бактериального фотосинтеза
5.1 Формирование триплетных состояний в бактериальных РЦ
5.2 Вектор оптического дипольного момента перехода.
5.3 Возможности ВРЭПР спектроскопии при изучении триплетных состояний РЦ
5.3.1 Определение ориентации 0 первичного донора РЦ пурпурных бактерий
5.3.2 Определение ориентации И каротиноида сфероидина РЦ фототрофной бактерии ЯЬ. ркаегое 2.4.1.
5.3.3 Определение ориентации 0.у молекулы бактериофеофитина, промежуточного акцептора РЦ.
5.3.4 Пересчт полученной ориентации 0У первичного донора в молекулярную систему координат
5.3.5 Пересчт полученной ориентации И сфероидина в молекулярную систему координат
5.3.6 Пересчт полученной ориентации у бактериофеофитина
в молекулярную систему координат
5.3.7 Неизотропный характер возбуждения неполяризованным
5.4 Краткие выводы.
Заключение
Литература


Явление фотосинтеза. РЦ пурпурных бактерий. Первичные процессы фотосинтеза. Объекты и методы их исследования. Биохимические методики приготовления препаратов. Метод электронного парамагнитного резонанса. Магнетофотоселекция. Техника измерения МФС методом ЭПР высокого временного разрешения ВРЭПР. Математическое моделирование спектров ЭПР. Радикальные пары. Триплетные состояния. Конструирование изотропного спектра. Наблюдение сигнала РП1 в РЦ фотосинтезирующих бактерий . 0 бактерии ЯЬ. Спектральное моделирование. Моделирование изотропного спектра. Краткие выводы. Вектор оптического дипольного момента перехода. Определение ориентации И каротиноида сфероидина РЦ фототрофной бактерии ЯЬ. Определение ориентации 0. РЦ. Краткие выводы. Основным источником энергии для всех живых существ, населяющих нашу планету, служит энергия солнечного света. Фотосинтез это процесс преобразования солнечной энергии в энергию химических связей. В результате его протекания энергия солнечного света используется для синтеза органических веществ. Исследования общих принципов структурной организации и механизма первичных реакций фотосинтеза, происходящих в специализированных пигментбелковых комплексах реакционных центрах, РЦ имеют большое значение, т. РЦ происходит стыковка физических, биологических, биохимических процессов, которые и создают энергетическую основу жизни на Земле. Эти исследования важны как для понимания самого процесса фотосинтеза, так и для создания высокоэффективных фотопреобразователей, работающих на сходных принципах. Фотосинтетические РЦ остаются объектом пристального внимания исследователей многих стран, и интенсивно изучаются. Уже известна структурная организация ряда реакционных центров, но уникальные свойства этого объекта практически равный единице и не зависящий от температуры квантовый выход первичного фотохимического процесса, асимметрия переноса электрона в РЦ и др. Современный взгляд на механизм первичных стадий фотосинтеза предполагает, что с электронного возбуждения одной из молекул пигментов, входящих в состав РЦ, начинается цепочка реакций переноса электрона между его компонентами. В процессе этого первичного разделения зарядов образуются парамагнитные продукты, такие как свободные радикалы, радикальные пары РП и триплетные состояния пигментов. ЭПР. Этот метод позволяет получать информацию о природе парамагнитных молекул, их магнитных взаимодействиях, динамических свойствах и, в конечном счте, о механизмах реакций, в которых они принимают участие. Надо отметить, что спектры, полученные методом стандартного ЭПР, являются стационарными, в то время как большинство парамагнитных состояний в РЦ короткоживущие. В связи с этим, в качестве методического подхода в диссертационной работе выбран метод электронного парамагнитного резонанса прямого детектирования высокого временного разрешения ВРЭПР. Важным преимуществом данного метода является также то, что он дат возможность регистрации парамагнитных состояний ещ до протекания их заметной спинрешточной релаксации или дезактивации. Из литературы известны многочисленные попытки применения кинетического ЭПР к исследованию фотохимических процессов в РЦ. ЭПР не наблюдаются вовсе. ЭПР короткоживущих состояний РЦ с целью определения, из экспериментально полученных данных, величин магнитных взаимодействий и ориентации физических оптических и магнитных осей парамагнитных молекул. Впервые зарегистрирован спектр ЭПР первичной радикальной пары фотосинтетического реакционного центра. В результате разработанных программ спектрального моделирования в среде ТурбоПаскаль 5. ЦРФ между радикалами первичного донора и промежуточного акцептора РЦ для ряда фототрофных бактерий. Определнный в работе отрицательный знак 1РФ согласуется с механизмом последовательного переноса электрона в первичной фотохической реакции бактериального фотосинтеза.