Дослідження кінетики фотоіндукованих електронних переходів в наноструктурах бактеріяльних реакційних центрів за допомогою вейвлет-аналізу

Abstract

Висока ефективність реакцій фотостимульованого перенесення електрона (ПЕ) у біологічних системах, в тому числі в структурі реакційних центрів, привертає увагу багатьох дослідників. Аналіз основних факторів, що визначають швидкість таких реакцій, важливий як у фундаментальному плані, так і з точки зору створення штучних систем накопичення та перетворення енергії. Встановлено, що ПЕ у біологічних системах відбувається через послідовне ПЕ в структурі білків між металовмісними центрами або органічними донорно-акцепторними групами на віддалі у 5–25 Å. Досліджено кінетику електронного транспорту в бактеріяльних реакційних центрах (РЦ). Досліджено процеси релаксації та фотоіндуковані структурні зміни в молекулярних комплексах РЦ Rhodobacter spharoides у процесі внутрішньомолекулярного ПЕ. Представлено результати експериментального дослідження залежности мікрошвидкостей переходу між донором та акцептором від інтенсивности та часу засвічення РЦ, а також теоретичного аналізу релаксаційних кривих за допомогою вейвлет-перетворів.

Высокая эффективность реакций фотостимулированного переноса электрона (ПЭ) в биологических системах, в том числе в структуре реакционных центров, привлекает внимание многих исследователей. Анализ основных факторов, определяющих скорость таких реакций, важен как в фундаментальном плане, так и с точки зрения создания искусственных систем накопления и преобразования энергии. Óстановлено, что ПЭ в биологических системах происходит в виде последовательного ПЭ в структуре белков между металлосодержащими центрами или органическими донорно-акцепторными группами на расстоянии в 5–25 Å. Исследована кинетика электронного транспорта в бактериальных реакционных центрах (РЦ). Исследованы процессы релаксации и фотоиндуцированные структурные изменения в молекулярных комплексах РЦ Rhodobacter spharoides в процессе внутримолекулярного ПЭ. Представлены результаты экспериментального исследования зависимости микроскоростей перехода между донором и акцептором от интенсивности и времени засветки РЦ, а также теоретического анализа релаксационных кривых с помощью вейвлет-преобразований.

The high efficiency of photostimulated electron-transfer (ET) reactions in biological systems, including within the structure of reaction centres, attracts attention of many researchers. Analysis of the main factors determining the rate of such reactions is important in a fundamental aspect and in terms of creating artificial systems for storage and conversion of energy. As revealed, the ET in biological systems occurs as consecutive ET in the structure of proteins between the metal-bearing centres or the organic donor–acceptor groups at a distance of 5–25 Å. In this regard, series of experiments related to ET in the structure of proteins are carried out. The kinetics of ET in bacterial reaction centres (RC) is investigated. The processes of relaxation and photoinduced structural changes in molecular complexes of the Rhodobacter spharoides RC in the process of the intramolecular ET. Results of both experimental study of the dependence of microvelocities of transition between donor and acceptor on the intensity and time illumination of RC and theoretical analysis of relaxation curves using wavelet transforms are presented.