We describe the phenomenon of light-induced structural transformations in the reaction centers (RC) of photosynthetic bacteria which makes self-regulation of the RC charge separation efficiency possible. The nature of the effect is that the light-driven electron transfer (ET) between the RC redox-cofactors causes structural changes in the protein-cofactors system and this in turn affects the ET kinetics. If the electron-conformation interaction is strong enough, then such self-regulation gives birth to a new RC conformational state of enhanced charge separation efficiency. We show experimental results of stationary and kinetic absorbance change characteristics under different photoexcitation conditions, indicating structural rearrangements on a rather long (minutes) time scale, mainly within the secondary acceptor binding pocket. To simplify the description, in constructing a theory of structure-function reorganization in the RC we employ the adiabatic approach. Final expressions enable us to make qualitative comparison with experimentally observed kinetics of the fast and slow stages of 'free' and 'structurally controlled' electron relaxation, respectively.

Ереванский государственный медицинский университет 375033, Ереван, ул. Ватутина, 2/2 Институт физики ПАН Украины 252650, Киев, пр. Науки, 46 Результаты теоретического изучения явления динамической самоорганизации в специфических макромолекулярных структурах, фотосинтетических реакционных центрах (РЦ), представлены с учетом стохастических еффектов, возникающих в ансамбле РЦ. Модель для общего описания кинетики переходов фотомобилизованного электрона и конформационных изменений структуры базируется на решении прямых уравнений Колмогорова с использованием марковского приближе ния. Зависимость общей функции распределения от конформационной координаты рассматрива ется для случая, когда система находится в термодинамическом равновесии, и для полностью неравновесного состояния. Расчеты показывают возможность бистабильного поведения системы в некотором интервале скоростей фотомобилизованного электрона. Модель хорошо согласуется с результатами экспериментальных исследований коэффициента оптического поглощения РЦ пурпурных бактерий Rhodopsceudomonas sphaeroides.