Заседание Президиума Российской академии наук 30 марта 2004 года

31.03.2004

30 марта 2004 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук.
Заседание открылось церемонией вручения лауреатам дипломов о присуждении премий имени выдающихся ученых.


Заседание открылось церемонией вручения лауреатам дипломов о присуждении премий имени выдающихся ученых. Дипломы вручил президент РАН академик Осипов Юрий Сергеевич. (Дипломы были вручены Докичеву В.А., Нефедову О.М., Томилову Ю.В., Мясоедову Б.Ф., Бадаевой Е.Д., Зеленину А.В., Муравьенко О.В.)
Президиум заслушал научное сообщение "Фемтобиология - новое направление в изучении механизма преобразования энергии света в биологических процессах". Докладчик - академик Шувалов Владимир Анатольевич (Институт фундаментальных проблем биологии, г. Пущино).
В последние годы много пишется и говорится о наноструктурах и нанотехнологиях в физике, химии, геологии и т.д. В этой связи представляют интерес биологические наноструктуры, созданные самой природой еще 3,5 млрд. лет тому назад, и обеспечивающие жизнедеятельность клеток всех организмов, существующих на Земле. Биологические наноструктуры, встроенные, например, в клеточные мембраны, обладают типичным размером порядка 50-70 ? в диаметре и включают в себя активный центр еще меньшего размера, обеспечивающий высокоэффективные реакции переноса электрона, протона, молекул воды, ионов металлов, сопряженные с этим синтезы молекул АТФ, разложения воды с выделение кислорода и т.д.
В докладе основное внимание уделяется двум таким наноструктурам, реакционным центрам фотосинтеза и зрительному родопсину, современным методам их изучения и результатам, которые уже сформулированы.
Фемтобиология - это новое направление исследований механизма преобразования энергии света в процессах фотосинтеза растений и зрения человека и животных. В основе исследований лежит использование современной лазерной спектроскопии высокого временного разрешения: до 15-20 фемтосекунд (1,5-2џ10- 4 сек). Такое высокое временное разрешение позволяет не только проследить за процессами электронного возбуждения в пигментах, таких как хлорофилл в растениях и ретиналь в зрительном родопсине, но и за процессами движения ядер молекул пигментов и окружающего белка, ответственных за преобразование энергии света.
В растениях энергия света преобразуется в энергию разделенных зарядов, которые накапливаются на противоположных сторонах фотосинтетической мембраны. Этот процесс - основной источник поступления энергии в биосферу и является началом всех последующих биохимических реакций, приводящих к разложению воды и выделению кислорода, которым дышит все живое, а также к ассимиляции СО2 и синтезу сахаров, которые служат источником органических веществ на Земле. Высокоэффективное преобразование энергии света проходит в пигмент-белковых комплексах, называемых реакционными центрами (РЦ) фотосинтеза, которые погружены в фотосинтетическую мембрану тилакоидов хлоропластов растений или мембрану хроматофоров фотосинтезирующих бактерий. В фотоактивной части РЦ размещаются шесть пигментов хлорофилловой природы, два из которых образуют димер - первичный донор электрона (Р), а часть остальных пигментов образует цепь, участвующую в акцептировании электрона от возбужденного донора электрона (Р*). Первичное разделение зарядов осуществляется между возбужденным Р* и первичным акцептором , хлорофиллом ВА. Этот процесс происходит в течение 1-3 пикосекунд в зависимости от температуры образца (5 К - 293 К). Очень малое время возбуждения позволяет проследить за колебанием и вращением молекулярных групп пигментов, белкового окружения и воды и выяснить молекулярную цепь, по которой происходит движение электрона от первичного донора (Р*) к первичному акцептору (ВА). Замена аминокислот с помощью генно-инженерного направленного мутагенеза, а также химическая модификация пигментов позволяют детально выяснить механизмы разделения зарядов и их стабилизации. Выяснение названных механизмов крайне важно для управления процессами фотосинтеза, создания их химических моделей, а также для нахождения оптимальных условий эффективного земледелия культурных растений.
Изучение фемтосекундных превращений в зрительном родопсине позволяет выяснить ряд новых, ранее не известных стадий. В результате этого создаются предпосылки для детального диагностирования отклонений в реакции родопсина при поглощении световой энергии и выработки необходимых приемов, компенсирующих патологию зрения человека.

Научное сообщение вызвало большой интерес присутствующих, получило высокую оценку членов президиума и вызвало оживленное обсуждение.

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.

©РАН 2019