К настоящему времени достигнут существенный прогресс в исследованиях фотосинтеза: в основном выяснены химическая структура и пространственная организация фотосинтетического аппарата, а также временная последовательность реакций от поглощения квантов света до фиксации диоксида углерода. Однако, принципы и детали регуляции фотосинтеза далеко не выяснены. Экспериментально обнаружены и интенсивно исследуются связи, регулирующие эффективность первичных процессов фотосинтеза и цикла Кальвина. Однако, к сожалению, не существует достаточно строгого количественного описания этих процессов. В нашей работе на основе развитых ранее теоретических моделей [1], включающих поглощение света, разделение зарядов, линейный и циклический электронный транспорт, фотофосфорилирование, цикл Кальвина, фотодыхание и фосфатный транслокатор [2], исследуется регуляция таких процессов как затухающие колебания флуоресценции, концентрации NADPH₂, ATP и интермедиатов цикла Кальвина [3], влияние на колебания альтернативных путей электронного транспорта (циклических потоков вокруг фотосистем 1 и 2), концентрации неорганического фосфата в клетке, осуществляемое через фосфатный транслокатор, и воздействия внешних условий, в которых находится фотосинтетическая система.

В нашей работе с помощью численных методов нелинейной динамики и квантовой химии мы исследовали ключевую роль в процессах адаптации таких факторов как соотношение NADPH₂ и ATP, концентрации неорганического фосфата, а также электронных свойств пластохинонов в разных редокс состояниях. Таким образом, наша работа показывает новые возможности теоретических подходов к выяснению механизмов регуляции эффективности фотосинтетических процессов в растительной клетке.

1. A. Kukushkin, V. Karavaev. The theoretical simulation of the regulation of primary photosynthetic processes and Calvin cycle. 22-th meeting of FEBS, Stockholm, Sweden. 1993.
2. S. Khuznetsova, A. Kukushkin. The state of electron transport chain, pentose phosphate cycle and regulation of higher plant photosynthesis: A theoretical model. In "BioThermoKinetics of Living Cell", proceedings of 7-th meeting on BioThermoKinetics, 207-209. BTK press, Amsterdam. 1996.
3. D.A. Walker. Concerning oscillations. Photosynt. Res. (1992) 34, 387-395.