Анотація до роботи:

Оленчук М.В. Дослідження фотоіндукованого переносу електрона в фотосинтетичних реакційних центрах бактерій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 — біофізика. —Севастопольський національний технічний університет, м. Севастополь, 2009.

Вперше проведено систематичне дослідження взаємодії світла з фотоактивними біологічними макромолекулами, що перебувають у стані з фоторозділеним зарядом аномально великий час (секунди і більше). Визначено умови, за яких можливий рівномірний розподіл збуджуючого світла вздовж його оптичного шляху. Розроблено нову методику обробки експериментальних результатів, що враховує нелінійний характер поглинання молекул.

Дослідження кінетики відновлення донору при різних режимах фотоактивації РЦ показало, що нетривале (до 5 секунд) збудження світлом інтенсивністю до 2мВт/см² не викликає суттєвих конформаційних перебудов у макромолекулі РЦ, а при збільшенні тривалості фотоактивації (до сотень секунд) відбувається уповільнення швидкості розпаду стану з фоторозділеним зарядом на кілька порядків, величина якої залежить від інтенсивності збуджуючого світла, температури зразка і детергенту. Відкрито явище утворення нових фотоіндукованих конформаційних підстанів РЦ. Показано, що їх поява залежить від режиму фотоактивації зразка, а саме, інтенсивності та тривалості збуджуючого світла. Проаналізовано динаміку змін констант швидкості рекомбінації електрона зі стану з розділеними зарядами для зразків різних РЦ.

1. Досліджено особливості взаємодії світла з фотоактивними біологічними макромолекулами, що перебувають у стані з фоторозділеним зарядом аномально великий час. Вперше показано суттєву відмінність поглинання світла, що проходить крізь таке середовище від класичного закону поглинання Бугера-Ламберта-Бера, зокрема, показано за яких умов можливий рівномірний розподіл збуджуючого світла вздовж його оптичного шляху. Розроблено нову методику обробки експериментальних результатів для дослідження процесів фотозбудження та релаксації електрона в РЦ, що враховує нелінійний характер поглинання молекул.

2. Розроблено нову методику обробки кривих релаксації на основі алгоритму з максимізацією ентропії Шенона-Дженса. Проаналізовано можливості створеної на її основі комп’ютерної програми та визначено ступінь впливу її

17

внутрішніх параметрів на точність апроксимації кривих релаксації.

3. Встановлено, що дія світла інтенсивністю до 2мВт/см² тривалістю до 5 секунд не спричиняє суттєвих конформаційних перебудов у РЦ. Визначено основні кінетичні параметри фотозбудження і релаксації системи, що не зазнала суттєвих структурних перебудов внаслідок фотоактивації.

4. Показано, що при збільшенні тривалості фотоактивації (до сотень секунд) відбувається уповільнення швидкості розпаду фотозбудженого стану на кілька порядків з одночасним перерозподілом вкладів між швидкою і повільною фазами релаксації.

5. Відкрито явище утворення нових фотоіндукованих конформаційних підстанів РЦ. Показано, що їх поява залежить від режиму фотоактивації зразка, а саме, від інтенсивності та тривалості збуджуючого світла.

6. Аналіз експериментальних результатів з кінетики релаксації фотозбудженого електрона при різних температурах показує, що при вищій температурі ефекти конформаційних перебудов є сильнішими і відбуваються при менших тривалостях фотоактивації РЦ.

7. Експериментально показано, що в температурному діапазоні 2–10 С при фотоактивації до 10 с відбувається відновлення електронного переходу між первинним і вторинним хінонними акцепторами , але при використанні найбільш «м’якого» детергенту холату натрію ефект відсутній, що можна пояснити сповільненням структурних перебудов при відновленні нативної структури РЦ в умовах фотозбудження.

Публікації автора:

1. Дослідження кінетики накопичення фотоіндукованих структурних перебудов фотоактивного жовтого протеїну / М.В. Оленчук, Ю.М. Барабаш, Н.М. Березецька, С.О. Єсилевський, В.М. Харкянен // Вісник Харківського університету. Біофізичний вісник. – 2002. – №568, Випуск 2. – C.62–73.

2. Медленная конформационная динамика фотовозбужденных реакционных центров Rb.sphaeroides при различных температурах / Ю.М. Барабаш, А.О. Гуща, М.Т. Капустина, М.В. Оленчук, В.Н. Харкянен // Біополімери та клітина. – 2002. – T.18, №3. – C.196–205.

3. Оленчук М.В. Дослідження кінетики фотозбудження та релаксації біологічних макромолекул у просторово розподілених системах / М.В. Оленчук // Наукові записки НаУКМА. Фізико-математичні науки. – 2005. –T.39. – C. 48–57.

4. Оленчук М.В. Визначення кінетичних параметрів реакційних центрів пурпурових бактерій виду Rb.sphaeroides / М.В. Оленчук, М.А. Заболотний // Вісник Київського ун-ту. Серія: фізико-математичні науки. – 2006. – №3. – C. 531–537.

5. Оленчук М.В. Дослідження кінетики рекомбінації електронів у бактеріальних реакційних центрах виду Rb.Sphaeroides після фотозбудження

18

світлом різної експозиції / М.В. Оленчук // Фізика живого. – 2006. – T. 14, № 3. – C. 55–62.

6. Peculiarities of light propagation through the media of molecules with long-lived photoexcited states / M.V. Olenchuk, Yu.M. Barabash, L.N. Christophorov, V.N. Kharkyanen // Chem.Phys.Letters. – 2007. – Vol. 447. – P. 358–363.

7. Olenchuk M.V. Study of the Recombination Process of Light-Induced Charge Separation in Reaction Centers of Purple Bacteria Under Long-Term Exposition / M.V. Olenchuk, N.M. Berezetska // Mol. Cryst. Liq. Cryst.. – 2008. – Vol. 497. – P. 453–460.

8. Experimental and theoretical investigations of the RC from Rb.Sphaeroides under prolonged excitation and different temperature conditions/ M.T. Kapustina, Yu.M. Barabash, M.V. Olenchuk, N.M. Berezetskaya // Spectroscopy of molecules and crystals: the XV International School-Seminar, 23–30 June 2001.: book of abstr. – Chernihiv (Ukraine), 2001. – P.147.

9. Olenchuk M.V. Study of kinetics in distributed biological macromolecule systems/ M.V. Olenchuk // Problems of optics and high technology material science: the V International young scientists conf., 28–31 Oct. 2004.: Conf. Proc. – Kyiv, 2004. – P.202.

10. Оленчук М.В. Дослідження кінетичних характеристик біологічних макромолекул / М.В. Оленчук // Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии “БФФХ–2005”: первая всеукраинская научн.-техн. конф., 4–9 апр. 2005 р.: тезиcы докл. – Севастополь: CевНТУ, 2005. – C.65–66.

11. Sample size effects in photoexcitation of biological molecules / Olenchuk M., Barabash Yu., Kharkyanen V., Christophorov L. // Evolution from Cellular to Social Scales: NATO ASI, 10–20 Apr. 2007.: book of abstr. – Geilo (Norway), 2007. – P.11.

12. Оленчук М.В. Дослідження кінетики рекомбінації електронного збудження в РЦ фотосинтетичних бактерій на основі уявлень про розподіл констант релаксації / М.В. Оленчук // Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики “Физика. Биофизика-2006”: вторая всеукраинская научн.-техн. конф., 17–22 апр. 2006 г.: тезисы докл. – С.: CевНТУ, 2006. – С.115–117.

13. Olenchuk M.V. Study of recombination processes of light-induced charge separation in bacterial reaction centers under the different photoactivation conditions / M.V. Olenchuk // Spectroskopy of molecules and crystals: the XVIII International School-Seminar, 20–28 Sept. 2007.: book of abstr. – Beregove (Ukraine), 2007. – Р.213–214.

14. Оленчук М.В. Дослідження кінетики рекомбінації електронного збудження в бактеріальних РЦ при різних часах їх фотоактивації / М.В. Оленчук // Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии “БФФХ-2008”: IV Всеукраинская научно-техн. конф., 21–26 апр. 2008 г.: тезисы докл. – С.: CевНТУ, 2008. – С. 122–124.

15. Olenchuk M.V. Study of recombination process of light-induced charge separation in reaction centers of purple bacterim under long exposition time / M.V. Olenchuk, N.M. Berezetskaya // Electronic Processes in Organic Materials: 7-th international

conference, 26–30 May 2008.: book of abstr. – Lviv: Institute of Physics of NAS of

19

Ukraine, 2008. – Р. 39–40.

16. Light propagation through solutions of molecules with long-lived photoexcited states / M.V. Olenchuk, Yu.M. Barabash, L.N. Christophorov, V.N. Kharkyanen //

Physics of Liquid Matter Modern Problems: the 4 International Conf., 23–26 May 2008.: book of abstr. – Kiev, 2008. Р.191.