Перенос электрона в реакционном центре фотосинтеза
Перенос электронов на большое раcстояние в белках
Одной из наиболее известных и изучаемых биологических систем, в которых электронный перенос играет центральную роль, является реакционный центр фотосинтеза. Помимо фундаментальных аспектов, изучение фотореакционного центра может помочь решению одной из наиболее актуальных современных проблем эффективного преобразования энергии. В настоящее время не существует искусственных систем, сравнимых по эффективности с работой фотореакционного центра. Достаточно напомнить, что на земном шаре основным поставщиком энергии являются фотосистемы растительного покрова планеты, вырабатывающие в четыре раза больше энергии, чем тепловые, атомные и гидроэлектростанции вместе взятые. Если учесть проблемы экологии, то актуальность изучения механизмов фотосинтеза становится очевидной.
Нами разработан новый подход к описанию процесса разделения зарядов в фотореакционном центре (рис.1). Подход основан на моделировании переноса электрона с первичного донора электрона – димера бактериохлорофилла на акцептор – бактериофеофетин посредством системы самосогласованных квантово-механических уравнений. Найденные методом численного интегрирования системы динамических дифференциальных уравнений скорости переноса электрона находятся в согласии с экспериментом. Показано, что перенос электрона носит осциллирующий характер и приводит к осцилляциям полос поглощения димера бактериохлорофилла. Полученные результаты объясняют совокупность экспериментов по исследованию осцилляционных эффектов в первичных процессах разделения заряда в фотореакционнном центре.
