ТЕОРИЯ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ: ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРВИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ФОТОСИНТЕЗА
Кузнецова С. А., Кукушкин А. К.
Физический факультет МГУ им. Ломоносова, 119899 Москва
В настоящее время метод
термолюминесценции широко применяется для исследования переноса
электрона в реакционных центрах фотосистемы 2. Общепринято, что
термолюминесценция определяется температурной зависимостью констант
скорости обратных реакций. Особенно интересные приложения метода
термолюминесценции связаны с переходами между дискретными состояниями
системы разложения воды. Кроме того, с помощью этого метода может
быть исследовано состояние акцепторной стороны фотосиcтeмы 2.
Однако дальнейшее применение метода термолюминесценции в фотосинтезе
сдерживается отсутствием строгих критериев разложения экспериментальных
кривых термовысвечивания на перекрывающиеся компоненты и трудностями
в определении локализации зарядов, рекомбинация которых отвечает
за возникновение некоторых пиков термолюминесценции. Нами разработана
теоретическая модель термолюминесценции, учитывающая состояния
следующих компонентов электрон-транспортной цепи:
S-состояния водорасщепляющего
комплекса, тирозина Z,
первичного донора Р680, первичного акцептора феофитина, первичного
и вторичного хинонового акцепторов. На основании схемы переходов
между состояниями реакционного центра с учетом всех вышеуказанных
компонентoв
получены аналитические формулы для зависимости интенсивности
термовысвечивания от температуры. На форму линии влияют следующие
факторы: энергии активации обратных реакций электронного транспорта,
заселенности различных состояний реакционного центра в момент
начала нагревания, а также скорость нагрева образца. В данной
работе предлагается развитие разработанной ранее модели с учетом
квантовых эффектов одно- и двухэлектронной работы хинонов и связи
между различными состояниями реакционного центра при нагревании,
что проявляется в различной заселенности состояний реакционного
центра в зависимости от температуры и условий возбуждения (непрерывное
облучение или насыщающие микросекундные вспышки). Кроме того,
в ней проясняется физический смысл коэффициента связи между различными
состояниями реакционного центра. Такое развитие теории термовысвечивания
позволяет использовать данную модель для разложения кривой термовысвечивания
на отдельные перекрывающиеся полосы и определения путем наилучшей
аппроксимации экспериментальных результатов элементарных констант
скорости электронного переноса в реакционном центре фотосистемы
2.