Математическое моделирование электрон-транспортной цепи в тилакоидной мембране с учетом пространственной гетерогенности мембраны
Макаров С.С., Грачев Е.А., Антал Т.К.
Россия 119991, Москва, Ленинские горы 1, корп. 2, МГУ, Физический факультет, кафедра компьютерных методов физики
Россия 119991, Москва, Ленинские горы 1, корп. 12, МГУ, Биологический факультет, кафедра биофизики
sergejsmakarov@gmail.com
Аннотация. В данной работе предложена новая математическая модель фотосинтетического аппарата в мембране тилакоида. Основной чертой модели является совместное рассмотрение процессов электронного транспорта, включающих в себя перенос электрона внутри реакционных центров белковых комплексов и диффузию подвижных электронных переносчиков. Модель учитывает основные реакции линейного и циклического электронного транспорта, а также пространственную гетерогенность тилакоидной мембраны. С помощью модели рассчитаны теоретические кривые зависимости выхода флуоресценции хлорофилла a и интенсивности сигнала Δ820 от времени в течение первой секунды после освещения адаптированных к темноте образцов. Рассчитанные кривые показали хорошую корреляцию с экспериментальными данными, в том числе полученными в присутствии фотосинтетических ингибиторов и акцепторов электронов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что три стадии роста выхода флуоресценции на кинетической кривой отражают последовательное восстановление акцепторной стороны фотосистемы 2, пула пластохинонов, а также дальних переносчиков электронов, включая фотосистему 1 и ферредоксин. В работе предложен новый подход для описания пространственной структуры тилакоидной мембраны, в рамках которого моделируемая система представляется в виде одномерного отрезка с асимметрично распределенными на нем компонентами фотосинтетической электрон-транспортной цепи.
Ключевые слова: математическое моделирование, электрон-транспортная цепь, флуоресценция хлорофилла.