Отделы /
Химическая физика /
Направление: Молекулярная фотобиофизика
Направление: Молекулярная фотобиофизика
Группа организована в 1964 году на Kафедре биомолекулярной и фотонной физики (руководитель академик А.Н. Теренин). В 1969 году по pешению Ученого совета переведена на Кафедру общей физики 2 вместе с учебным направлением "Молекулярная биофизика".
Основным направлением научной работы группы является исследование фотофизических и фотохимических процессов в компонентах нуклеиновых кислот (НК) и их комплексах с биологически активными молекулами (БАМ).
Основной метод исследования - люминесцентный (спектры испускания и возбуждения, поляризационные спектры, квантовые выходы). ДНК крайне слабо люминесцирует при физиологических условиях: квантовый выход составляет 0.00001, поэтому были построены специальные установки с высокой чувствительностью (охлаждение ФЭУ, счет фотонов) и малым вкладом рассеяного света в возбуждающий (А.З. Хрусталев, А.А. Малевский).
В 1975 году В.Л. Рапопорт совместно с аспирантом Н.Н. Жадиным обнаружили существенное усиление темновой и фотохимической активности фталоцианина магния, близкого к хлорофиллу, а также других красителей при димеризации, что было объяснено снижением потенциала ионизации. Этот результат позволил объяснить ключевую роль димера хлорофилла в реакционном центре фотосинтеза.
В области люминесценции ДНК и ее компонентов B.Л. Рапопортом и его учениками было получено несколько фундаментальных результатов: предложен механизм эффективного тушения люминесценции мономеров водородной связью с водой; для динуклеотидов и полинуклеотидов впервые через спектры возбуждения люминесценции обнаружены спектры поглощения экситонного типа с большим давыдовским расщеплением (~3000 cм-1). Полученные результаты позволили В.Л. Рапопорту обосновать новую экситон-эксимерную модель первичных фотопроцессов в ДНК вместо общепринятой эксимерной.
В группе была собрана установка для регистрации Штарк-спектров молекул красителей и нуклеиновых оснований (НО) в спектральной области 220-650нм. С ее помощью впервые получены данные о поляризуемости и дипольных моментах нескольких возбужденных состояний НО (В.Л. Рапопорт, Л.В. Мельцер-Шафран). Эта работа сопровождалась квантово-химическими расчетами, которые дали результаты, близкие к экспериментальным (профессор. А.В. Тулуб, доцент С.Г. Семенов).
В 1991 году В.Л. Рапопорт одновременно с Э. Яно и С. Тацуурой (Япония) обосновал применимость ДНК для записи информации фотохимическим способом на основе обратимой фотодимеризации тимина. Tеоретическая часть соответствующего проекта была выполнена совместно с профессором. Ю.М. Письмаком и аспирантом К. Мардановым в рамках Евро-Российского сотрудничества, проект ESPRIT-P9282-ACTS.
Экспериментальные исследования обратимой фотодимеризации тимина в слоях на кварце в последние годы ведутся В.Л. Рапопортом и В.М. Малкиным.
В последнее время начаты работы в новом направлении: моделирование первичных стадий молекулярной эволюции. Изучается самосборка стопок нуклеиновых оснований и нуклеотидов, что моделирует образование первичных биополимеров и самозарождение жизни. Люминесцентным методом обнаружены стопочные димеры азотистых оснований (цитидин и аденин) в воде, сохраняющиеся даже при 90oС, когда рвутся уотсон-криковские связи (В.Л. Рапопорт, С.В. Зорина, С.М. Комаров). Эти димеры можно рассматривать как первые биополимеры (прото-РНК). Предложена схема размножения этих димеров при чередовании циклов нагрева и охлаждения. Результаты этих работ были доложены на двух Европейских конференциях в 1995 году и в качестве пленарного доклада на I Международном конгрессе "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине" (Санкт-Петербург, 1997 год).
|