ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ СПИН-ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ СОСТОЯНИЯ В ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ РЕАКЦИОННЫХ ЦЕНТРАХ 

Проскуряков И.И.

Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Реакционные центры (РЦ) фотосинтетических организмов представляют из себя пигмент-белковые структуры, осуществляющие преобразование энергии электронного возбуждения в энергию химических связей. В РЦ происходит сопряжение быстрых фотофизических стадий с характерными временами 10^-14с – 10^-8с и диффузионно-конролируемых биохимических процессов с временами 10^-2с. При этом РЦ демонстрируют ряд уникальных свойств, таких, как не зависящий от температуры 100% квантовый выход фотореакции и ускорение скоростей переноса электрона с понижением температуры.

Реакционные центры являются привлекательным объектом для исследования общих физико-химических явлений и закономерностей. Процессы переноса электрона происходят в РЦ при участии молекул, достаточно жестко фиксированных в белковой глобуле, и структурная организация всех типов РЦ к настоящему времени изучена достаточно полно. Хорошо исследована и кинетика фотопереноса электрона. В процессе переноса возникают и распадаются радикальные пары (РП), триплетные и дублетные состояния, несущие в момент генерации неравновесную спиновую поляризацию.

В докладе будет дан обзор результатов исследования РП и триплетов фотосинтетических РЦ методами ЭПР с разрешением по времени (спин-эхо, ЭПР прямого детектирования). Изучение короткоживущей (10^-7с) первичной радикальной пары дало информацию о магнитных взаимодействиях ее участников. Более долгоживущая вторичная РП (10^-2с) была исследована методами спин-эхо и ЭПР. ESEEM сигналы РП2 позволили рассчитать расстояние между радикалами и определить, изменяется ли оно в различных функциональных состояниях РЦ. Изучение РП2 с применением магнетофотоселекции дало возможность вычислить ориентацию ее дипольной оси. Спиновая поляризация триплетных состояний несет информацию о механизме их заселения. Были изучены температурные зависимости релаксации и формы спектров триплетных состояний. На основе этих измерений сделаны выводы о механизмах Т-Т переноса энергии в РЦ. Аномальная температурная зависимость триплетного состояния в РЦ кислородвыделяющей системы 2 высших растений объяснена термоиндуцированными перескоками триплетного состояния между двумя молекулами хлорофилла. Кратко обсуждается магнетофотоселекция триплетных состояний.

          Автор выражает благодарность фондам NWO (Нидерланды) и РФФИ (проект 99-04-48184) за финансовую поддержку.