Перенос энергии возбуждения по светособирающим пигментам и захват её реакционными центрами по данным лазерной пикосекундной спектрофотометрии

• Автор: Ротомскис, Ричардас Ионович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 c. : ил

Существуют два класса пигментбелковых комплексов . Первый класс образуют комплексы, выполняющие функцию светособипающей антенны ССА. Ко второму относятся те комплексы, в которых происходит захват энергии возбуждений, так называемые реакционные центры РЦ. В реакционных центрах происходит преобразование световой энергии в энергию разделенных зарядов, которая в дальнейшем используется в фотохимических реакциях. Совокупность реакционного центра и обслуживающих. ФСЕ Холл, Рао, Клейтон, . Основными светособирающими пигментами растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий является хлорофилл Хл и бактериохлорофилл БХл. Помимо них существует ряд дополнительных светособирающих пигментов, таких как каротиноиды и фикобилины. Основной функцией дополнительных пигментов является перенос поглощенной световой энергии к пигментам хлорофильной природы. Таким образом расширяется спектральный диапазон поглощения световой энергии. I.I. Проблема миграции энергии возбуждения была затронута в классических работах , , ,. В них предложена концепция фотосинтетической единицы ФСЕ, т. Хл и Бхл фотосинтетического аппарата участвует в фотохимических трансформациях, а основная масса пигментов обеспечивает поглощение и перенос световой энергии к центрам фотохимической трансформации. Общая схема быстрого и эффективного переноса энергии по СОА и захват ее РЦ невызывает сомнений, но конкретные механизмы миграции и захвата энергии возбуждения являются предметом сегодняшних исследований и дискуссий. Концентрация Хл и других пигментов в ФСЕ варьирует в промежутке между значениями 0,1 М 0,5 м, что соответствует переходным экспериментальным условиям от слабого к сильному взаимодействию Клейтон, . Поэтому при описании миграционных процессов теоретики должны рассматривать несколько возможных механизмов переноса энергии возбуждений. Резонансный перенос энергии возбуждений а индуктивнорезонансный Ферстеровский перенос, б перенос энергии делокализованными возбуждениями например экситон, в обменнорезонансный перенос. Перенос энергии электрическими зарядами, или полупроводниковым механизмом. В этом случае энергия возбуждения переносится разделенными зарядами электроном и дыркой. Резонансный перенос энергии возбуждений применяется при описании миграции энергии в ССА, а полупроводниковый механизм при разделении и стабилизации разделенных зарядов в РЦ. Явление безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения впервые описали братья Перрены. Квантовомеханическое описание этого явления в растворах представлено Ферстером и расширено Декстером. Впервые экспериментальное подтверждение эта теория получила в работах Галанина. Дальнейшее развитие теории для молекулярных кристаллов было проведено Давыдовым. Более подробно
с принципами строения, границами применимости и экспериментальными подтверждениями теории переноса энергии можно ознакомиться в книгах и обзорах Ермолаев и соавт. Кпох, v, Давыдов, i , Агранович, Галанин, I0. Перенос энергии электронного возбуждения можно определить как явление, при котором возбужденная молекула вступает во взаимодействие с другой молекулой. В результате взаимодействия появляется вероятность для перехода возбужденной молекулы в электронноколебательное состояние с меньшей энергией с одновременным переходом соседней молекулы в состояние с большей энергией. Индуктивнорезонансный перенос энергии возможен при выполнении определенных условий I Достаточно низка концентрация пигментных молекул, чтобы обеспечить уСЛОЕИЯ, при которых расстояние между ними не стало сравнительным с их размерами. Интенсивность возбуждающего света должна быть достаточно низка, чтобы исключить взаимодействия между возбужденными молекулами. Предполагается, что молекулы ориентированы хаотично и могут достаточно быстро вращаться во время пребывания их в возбужденном состоянии. Обязательным является термически равновесное распределение по колебательным уровням энергии возбуждения. Теория неприменима, когда время переноса энергии сравнимо с временем колебательной релаксации.