Показана сводимость описания первичных событий цис-транс фотоизомеризации родопсинового хромофора (ретиналя) к минимальной одномерной квантово-классической математической модели. Разработанная модель аналогична традиционным квантово-классическим подходам и не требует сложных квантовохимических и молекулярно-динамических расчётов. Квантовая подсистема модели включает 3 электронных состояния родопсина: (1) основное состояние, (2) возбуждённое состояние и (3) основное состояние первичного фотопродукта. Результаты моделирования прекрасно согласуются с экспериментальными данными с точки зрения квантового выхода, времён достижения конического пересечения ППЭ и завершения квантовой эволюции, характеристического диапазона низких частот, сопровождающих процесс фотоизомеризации 11-цис ретиналя, а также когерентного характера реакции. Путём анализа процесса диссипации показано эффективное перераспределение избыточной энергии между колебательными модами родопсина. Полученные результаты подтверждают правильность минимальной математической модели, несмотря на её одномерный характер. Элементарность фотореакции и локальный характер смещений атомных групп впервые продемонстрированы при помощи элементарной математической модели.

родопсин, ретиналь, хромофор, цис-транс фотоизомеризация, квантово-классическая модель

Математическое моделирование в актуальных проблемах науки и техники

Шигаев Алексей Сергеевич,  shials@rambler.ru,  orcid.org/0000-0003-2139-7425,  ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Фельдман Татьяна Борисовна,  feldmantb@mail.ru,  orcid.org/0000-0003-2613-056X,  Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Надточенко Виктор Андреевич,  nadtochenko@gmail.com,  orcid.org/0000-0002-6645-692X,  Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Островский Михаил Аркадьевич,  ostrovsky3535@mail.ru,  orcid.org/0000-0003-4350-2812,  Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Лахно Виктор Дмитриевич,  lak@impb.ru,  orcid.org/0000-0001-9224-769X,  ИПМ им. М.В. Келдыша РАН