Группа теоретической молекулярной биофизики

Комната 112, тел. 939-43-67

• Web-сайт группы
• О группе
• Научная работа
• Учебная работа
• Публикации

Сотрудники

Красильников Павел Михайлович
доцент, доктор физико-математических наук

Зленко Дмитрий Владимирович
научный сотрудник, кандидат биологических наук

Web-сайт группы

Перейти на страничку группы

О группе

Основное направление научной деятельности группы связано с теоретическим исследованием физических механизмов микроскопических процессов, обусловливающих функционирование макромолекулярных биологических систем. Существенное внимание при рассмотрении конкретных молекулярных процессов обращается на выяснение роли водородных связей, являющихся наиболее общим фактором структурно-функциональной организации биосистем. Например, опосредуя конформационные перестройки в интерьере белкового окружения кофакторов электронного переноса, водородные связи тем самым влияют на скорость этого переноса. Взаимодействие молекул воды с поверхностью биологических мембран приводит к созданию уникальной структуры гидратного слоя с хорошо развитой сеткой водородных связей, облегчающей перенос протонов вдоль поверхности мембран. Аналогичные явления наблюдаются при гидратации белковых макромолекул. Изучение этих вопросов помогает лучше понять структурно-функциональные отношения в биомолкулярных системах, что может также найти практическое применение в биотехнологии и фармакологии.

Основные направления научной работы

Теоретические исследования в следующих направлениях:

• механизмы переноса зарядов в биологических системах (электронный транспорт и перенос протонов);
  
• механизмы миграции энергии и тушение флуоресценции в светособирающих комплексах цианобактерий (функциональная организация фикобилисом);
  
• динамика поверхностно заряженного липидного бислоя (механика деформации и трансмембранный потенциал).

Конкретные задачи, решаемые в рамках фундаментальных направлений исследований

• исследование механизмов температурной зависимости скорости электронного переноса в реакции рекомбинации зарядов между окисленным димером бактериохлорофилла и первичным хинонным акцептором в фотосинтетическом реакционном центре пурпурных бактерий Rhodobacter sphaeroides;
• механизмы процессов микроконформационной динамики и релаксации в молекулярных структурах с водородными связями, сопряженные с процессами электронного переноса.

Методы исследований

• Аналитические методы теоретической и математической физики;
  
• численные методы вычислительной математики (например, пакет MatLab).

Ключевые слова

Учебная работа

Три спецкурса для студентов-биофизиков (Красильников П.М.):

• Теоретическая физика (квантовая механика) (семестровый курс, 2-й курс)
• Статистическая физика (годовой курс, 3-й и 4-й курсы)
• Механизмы переноса зарядов в биосистемах (семестровый курс, 5-й курс)

• Современные вычислительные методы в теории биологических макромолекул и их взаимодействий. (Зленко Д.В.,  Нестеренко А.М.). Большой практикум.
• Термодинамика (основы теории и решение задач). Цикл занятий в рамках Малого практикума. (Зленко Д.В.).

Студенты и аспиранты

В  группе два студента бакалавриата, один магистрант и один аспирант.

Избранные публикации

P. M. Krasilnikov, P. A. Mamonov, P. P. Knox, V. Z. Paschenko, A. B. Rubin, The influence of hydrogen bonds on electron transfer rate in photosynthetic RCs, Biochim. Biophys. Acta., 1767 541-549 (2007). DOI: 10.1016/j.bbabio.2007.02.024

P. M. Krasilnikov, P. P. Knox, A. B. Rubin, Relaxation mechanism of molecular systems containing hydrogen bonds and free energy temperature dependence of reaction of charges recombination within Rhodobacter sphaeroides RC, Photochem. Photobiol. Sci., 8 181-195 (2009). DOI: 10.1039/b811014j

P. Yu. Novikova, P. M. Krasilnikov, Molecular modeling of the reactive configuration of peroxidized lipid and α-tocopherol in the membrane, Biophysics, 54 (4) 476 – 480 (2009). DOI: 10.1134/S0006350909040137

 P. M. Krasilnikov, Theory of intermolecular electron transfer in nanoscale biological structures, Biophysics, 56 (5) 768 – 777 (2011) DOI: 10.1134/S0006350911050095

P. M. Krasilnikov, P. P. Knox, and A. B. Rubin, A Mechanism Stabilizing a Long-Lived Charge-Separated Stateof Photosynthetic Reaction Centers Frozen under Intense Illumination, Biophysics, 58(4) 507 – 514 (2013) DOI: 10.1134/S000635091304009X

P. M. Krasilnikov, Problems of the Theory of Electron Transfer in Biological Systems, Biophysics 59(1) 52–68 (2014). DOI: 10.1134/S0006350914010059

P. M. Krasilnikov, Two_Dimensional Model of a Double_Well Potential: Proton Transfer upon Hydrogen Bond Deformation, Biophysics 59(2) 189–198 (2014). DOI: 10.1134/S0006350914020158

P. M. Krasilnikov, D. V. Zlenko, and I. N. Stadnichuk, The Efficiency of Non_Photochemical Fluorescence Quenching of Phycobilisomes by the Orange Carotenoid Protein, Biophysics, 60(5) 752–758 (2015). DOI: 10.1134/S0006350915050103

I.N. Stadnichuk, P.M. Krasilnikov, D.V. Zlenko, A.Ya. Freidzon, M.F. Yanyushin, A.B. Rubin, Electronic coupling of the phycobilisome with the orange carotenoid protein and fluorescence quenching, Photosynth. Res. 124 (3) 315 - 335 (2015). DOI: 10.1007/s11120-015-0148-3