Математическое моделирование электрон-транспортной цепи в тилакоидной мембране с учетом пространственной гетерогенности мембраны

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 ${}_{\Delta}820$ 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.