БИОХИМИЯ, 2010, том 75, вып. 4, с. 501–513
УДК 577.355.3
Фемтосекундный этап переноса электрона в реакционных центрах тройного мутанта SL178K/GM203D/LM214H Rhodobacter sphaeroides
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: фотосинтез, разделение зарядов, реакционный центр, волновой пакет, перенос электрона.
Аннотация
Методом разностной (свет–темнота) спектроскопии поглощения с разрешением 18 фемтосекунд исследованы когерентные процессы в начальной фазе переноса зарядов в реакционных центрах (РЦ) тройного мутанта SL178K/GM203D/LM214H Rhodobаcter (Rba.) sphaeroides. В этом мутанте по сравнению с нативными РЦ Rba. sphaeroides активирован перенос электрона в В-цепи кофакторов, а перенос электрона в А-цепи заторможен. Анализировали массив разностных спектров поглощения в области 940–1060 нм (вынужденное излучение возбужденного димера бактериохлорофилла Р* и поглощение анионов бактериохлорофилла ВА– и β–, где β – бактериохлорофилл, замещающий нативный бактериофеофитин НА) и области 735–775 нм (выцветание полосы поглощения бактериофеофитина НВ в В-цепи) в диапазоне задержек –0,1–4 пс относительно момента фотовозбуждения Р при 870 нм, измеренных при температурах 293 и 90 К. Кинетики вынужденного излучения Р* при 940 нм демонстрируют его спад с характерным временем ~14 пс при 90 К и ~18 пс при 293 К, который сопровождается осцилляциями с частотой ~150 см–1. Обнаружена слабая полоса поглощения при 1018 нм, которая образуется через ~100 фс после возбуждения Р и отражает перенос электрона с Р* на β и/или ВА с накоплением состояний Р+β– и/или Р+ВА–. Кинетики ΔA при 1018 нм содержат осцилляции при ~150 см–1 и выраженные низкочастотные осцилляции при 20–100 см–1, причем при 293 К амплитуда осцилляций при 150 см–1 намного меньше, чем при 90 К. Осцилляции в кинетиках полосы 1018 нм не содержат моду 32 см–1, характерную для нативных РЦ Rba. sphaeroides, содержащих в своей структуре молекулу воды НОН55. Кинетики ΔA при 751 нм отражают перенос электрона на НВ с образованием состояния Р+НВ– . Осциллирующая часть этих кинетик имеет вид одиночного пика с максимумом при ~50 фс, полностью затухающего при ~200 фс, что может отражать обратимый перенос электрона в В-цепь. Полученные результаты рассмотрены в рамках представлений о когерентном движении волнового пакета ядер, индуцированного в возбужденном состоянии Р* фемтосекундными световыми импульсами, влиянии введенных мутаций на взаимное положение уровней энергии состояний с разделенными зарядами и роли воды НОН55 в динамике начального переноса электрона.