Фотохімічний цикл реакцій бактеріородопсину

Під дією світла молекула бактеріородопсину проходить через фотохімічний цикл реакцій, послідовність яких викликає серйозні дискусії серед вчених. Поглинання фотону переводить молекулу БР у збуджений стан, цю енергію молекула на протязі термічних реакцій фотоциклу в декілька стадій втрачає, після чого білок повертається в початковий стан. Ефект розвивається за пікосекунди, при кімнатній температурі та рН 7 тривалість повного циклу ~ 10 мс. У перебігу фотоциклу, який має світлові та темнові стадії, утворюються проміжкові форми молекули, так звані інтермедіати, з різними максимумами поглинання у видимій області спектра. Вони позначаються символами J₆₂₅, K₆₁₀, L₅₅₀, M₄₁₂, N₅₃₀, O₆₄₀, де індекси вказують на відповідні їм максимуми поглинання. Під час одного циклу фотохімічних реакцій енергія, поглинута хромофором, передається білку, здійснюються конформаційні зміни і відбувається транспорт одного протона через мембрану[10]. Про конформаційні зміни, що відбуваються в опсиновій частині, стан протонованості побічних ланцюгів та структуру ретиналю дають уяву результати досліджень спектрів поглинання в видимій і УФ областях спектрів та спектрів резонансного комбінаційного розсіювання в ІЧ області спектра.

Про єдиний, загальноприйнятий фотоцикл БР не можемо говорити внаслідок перекриття спектрів проміжкових станів фотоциклу БР, але розгляд сукупності виявлених інтермедіатів та шляхів фотоперетворень показує декілька характерних рис:

- переходи між інтермедіатами, як правило, реверсивні;

- фотоцикл може розгалужуватися;

- можуть здійснюватись безпосередні переходи;

- існують переходи, які не можна спектрально відрізнити, але вони суттєво відрізняються один від одного за швидкістю й тому є потреба вводити кінетичні форми.

Не має також відомостей про фотоцикл БР плівкових структур, в яких БР знаходиться у оточенні полімерної матриці та різних хімічних речовин. Для моделювання фотоциклу із точно визначеною послідовністю фотохімічних реакцій вченими розроблені певні критерії. Реєстрація змін поглинання з точки зору техніки вимірів розроблена чітко, але розрахувати часові залежності структурних перетворень за результатами зміни поглинання складно.

Рис. 1.4. Циклічна модель фотоциклу БР [1].