ИСТИНА

Фотосинтетические реакционные центры (РЦ) являются уникальными объектами для изучения механизмов реакций электронного переноса в биосистемах. Характерные времена протекания таких реакций могут очень сильно различаться – от 1пс до минут. Влияние среды на ход таких реакций будет заметным только в случае соизмеримости характерных времен реакции и релаксации среды. Характер такого влияния может проявиться при изменении температуры (T) и/или разности свободной энергии (ΔG) реакций. Из экспериментов следует, что в зависимости от величины этих параметров скорости реакций меняются неоднозначно: одни реакции ускоряются с возрастанием температуры, а другие, наоборот, замедляются, причем сильно различается характер таких изменений. Имеют место реакции, для которых наблюдается немонотонная зависимость константы скорости (k) от T, т.е. кривая k(T) имеет колоколообразную форму. При изменении ΔG также наблюдается большое разнообразие в характере зависимостей k(ΔG), так, в некоторых случаях скорость реакции практически не зависит от ΔG, что весьма неожиданно. В докладе представлен подробный обзор литературных данных относительно констант скоростей восьми реакций электронного переноса (реакции разделения зарядов и реакции рекомбинации), протекающих при различных условиях в РЦ Rb. sphaeroides. В биологической литературе интерпретация наблюдаемых закономерностей в кинетике любых реакций электронного переноса традиционно основывается на теории электронно-колебательных взаимодействий (ЭКВ) или теории Маркуса, являющейся de facto высокотемпературным пределом теории ЭКВ (фактора Франк-Кондона). Для быстрых реакций иногда используется так называемая теория Редфилда. Однако, как показано в представленном здесь обзоре, эти теории, хотя и дают иногда качественное описание наблюдаемых закономерностей, нередко испытывают существенные затруднения в их детальной интерпретации. Причины этого обсуждаются в докладе, но основная из них обусловлена тем, что в рамках этих теорий невозможно вычислить так называемый электронный матричный элемент Ve, величина которого непосредственно определяет вероятность туннельного переноса электрона в донорно-акцепторной паре. В этих теориях Ve является свободным параметром. В докладе показано, что некоторых успехов в решении имеющихся проблем можно достичь, если перейти от концепции делокализованных электронных состояний, принятой в теории ЭКВ, к концепции локализованных электронных состояний [1], первоначально развитой в теории проводимости неупорядоченных сред. В рамках этого подхода можно не только получить разумную оценку для величины Ve, но и установить ее связь с параметрами, характеризующими взаимодействие центров локализации со средой. Это открывает широкое поле для исследования влияния на скорость реакций электронного переноса разнообразных, а не только колебательных, релаксационных процессов, которые одновременно, но с разными характерными временами (от пикосекунд до секунд и более) протекают в молекулярных системах.