Взаимосвязь между структурой и особенностями оптических спектров светособирающих комплексов пурпурных бактерий

• Автор: Пищальников, Роман Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Бактериальный фотосинтез.

1.1.1 Пурпурные фотосинтезирующие бактерии.

1.1.2 Устройство фотосинтезирующего аппарата

1.1.2.1 Фотосинтетическая единица

1.1.2.2 Светособирающая антенна

1.1.2.3 Фотоактивный реакционный центр.

1.2 Пигментбелковые комплексы светособирающей антенны пурпурных бактерий

1.2.1 Бактериохлорофилл, его модификации и их свойств

1.2.2 Каротиноиды и их свойства.
1.2.3 аРпротеины.
1.2.4 Комплекс ЬН1
1.2.5 Комплексы Ш2 и ЬНЗ
1.3 Теоретическое описание процессов переноса энергии в антенных
комплексах
1.3.1 Формализм Фрстера
1.3.1.1 Потенциальные поверхности
1.3.1.2 Сильное взаимодействие.
1.3.1.3 Слабое взаимодействие
1.3.1.4 Очень слабое взаимодействие
1.3.2. Экситонная теория для светособирающих комплексов
1.3.3 Экситон фононное взаимодействие в светособирающих
комплексов.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ГЛАВА 3. СПЕКТРЫ ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ И КРУГОВОГО ДИХРОИЗМА СВЕТОСОБИРАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ ИЗ ЯОООР5Е1ЮОМОЛА8 АСЮОРНИА. РАСЧИТАННЫЕ НА ОСНОВЕ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫХ ДАННЫХ.
3.1 Теоретическая модель
3.2 Результаты и обсуждения.
ГЛАВА 4. ГИПОТЕЗА О ПРОИСХОЖДЕНИИ ТРЕХ ПОЛОС В СПЕКТРЕ
ПОГЛОЩЕНИЯ КОМПЛЕКСА 1Н2 НОВОГО ТИПА В000 ИЗ ТНЮРНСЮОЭРИМ ЯБЯСА.
4.1 Теоретическая модель
4.2 Результаты и обсуждения.
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО СПЕКТРА
ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ДЛЯ Ш2 КОМПЛЕКСА ИЗ ТНОШОООБРЯА ББЯСА
5.1 Теоретическая модель.1
5.2 Результаты и обсуждения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


У большинства пурпурных бактерий ФСБ состоит из двух типов светособирающих комплексов В0В0 2 и В5 1 с пиками поглощения i viv 0нм, 0нм и 5нм соответственно . , i, i, , . 1 непосредственно окружает РЦ, 2 с ним не контактирует i, , , . Для некоторых типов бактерий, например . ii . 0 . В0В0 3. Пурпурные бактерии поглощают видимый свет главным образом в области 0 нм благодаря каротиноидам и в области 0 нм благодаря молекулам бактериохлорофилла. Пигменты периферических комплексов 2 поглощают в более коротковолновой области по сравнению с комплексами 1. Такие особенности оптических свойств компонентов, входящих в состав ФСБ, не случайны, так как они формируют энергетическую воронку, которая обеспечивает миграцию энергии от 2 к 1 и на РЦ. Опыты с временным разрешением показали, что процессы переноса энергии в ФСБ происходят за короткие промежутки времени, в пределах пико и фемто секунд, и с очень большой эффективностью i, , i, v , . Характерное время за которое возбуждение антенны достигает РЦ составляет меньше 0 пс. Актуальность темы. Существенный прогресс в понимании бактериального фотосинтеза достигнут в течение последних лет благодаря одновременному развитию теоретических представлений о механизмах первичных процессов фотосинтеза и постановке экспериментов, направленных на выявление молекулярной структуры светособирающих комплексов. Определено расположение атомов в РЦ из . . 2 комплексов из . . Для 1 комплексов данных с атомным разрешением пока нет, однако, методами электронной микроскопии уже получены проекционные карты с разрешением 8. А для комплексов из . . По мере накопления и обработки экспериментальных данных менялись представления не только о молекулярной структуре компонентов фотосинтетических мембран, но и о механизмах первичных процессов фотосинтеза. Достаточно продолжительное время миграция энергии рассчитывалась по теории Фрстера , , , основу которой составляет приближение слабого взаимодействия между пигментами, что позволяло говорить о перескоках электронного возбуждения с одной молекулы на другую. Неожиданно плодотворным оказалось применение экситонной теории, достаточно детально разработанной для описания свойств кристаллических тел и, в частности, для полупроводников Давыдов, . Адаптация математического аппарата позволила интерпретировать процессы фотосинтеза пурпурных бактерий как рождение экситонов в антенных комплексах, взаимодействие их между собой, фононами и белковым окружением vi, ivi, vi . Причм, приближение Фрстера трактуется как частный случай локализованных экситонов. Цели и задачи исследования. Основной проблемой, решению которой посвящена настоящая работа, является дальнейшая разработка адекватной спектральнокинетической теории первичных процессов бактериального фотосинтеза на основе экситонных представлений. Разработка программного обеспечения, позволяющего рассчитывать оптические спектры для моделей светособирающих антенн, задаваемых с помощью графического редактора, а также на основе рентгеноструктурных данных, содержащихся в файлах специального формата рсЬ баз данных для белков. Количественное описание на основе рентгеноструктурных данных спектров оптического поглощения и кругового дихроизма комплексов ЬН2 и ЬНЗ из ЯИогорзеисотопаз ассорка, получаемых при выращивании клеток на сильном и слабом свету. Разработка модели структуры ЬН2 комплекса из ТИогИосозрга БЬгса, имеющего аномальный спектр поглощения три полосы в длинноволновой области. Описание изменений спектров поглощения светособирающих комплексов пурпурных бактерий под действием давления и температуры. Новизна и практическая значимость работы. Разработан пакет программного обеспечения, позволяющий рассчитывать оптические спектры для моделей светособирающих антенн, задаваемых с помощью графического редактора, а также на основе рентгеноструктурных данных.