| 1 |
1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. |
Влияние квантовых когерентностей на эффективность первичного преобразования энергии при фотосинтезе |
| Результаты этапа: 1. В результате исследований кинетик ухода возбуждений из низколежащего СТ состояния было показано, что когерентное электронно-колебательное смешивание между возбужденными и СТ состояниями является критичным и существенным (с точки зрения эффективности депопуляции СТ). Определены оптимальные конфигурации системы (относительные энергии электронных переходов и параметры их связи с колебательной модой), позволяющие сделать максимально обратимым попадание возбуждений на красное СТ состояние.
2. Построена кинетическая модель Lhca4 комплекса и показано, как видоизменяется динамика возбуждений в присутствии СТ состояния. Уточнение свойств СТ состояния (включая его энергию, связь с фононами и степень когерентного смешивания с экситонными уровнями) позволило оценить его влияние на обмен энергией между Lhca4 с соседними субъединицами.
3. Создана экситонная модель комплекса Lhca1, позволяющая далее строить модели переноса энергии в более крупных субъединицах (в димерах Lhca1/4 и во всем PSI-LHCI суперкомплексе).
|
| 2 |
1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. |
Влияние квантовых когерентностей на эффективность первичного преобразования энергии при фотосинтезе |
| Результаты этапа: 1. Изучена динамика выхода возбуждений с низколежащего СТ уровня антенны на базе точного метода НЕОМ и получена реалистичная картина смешанной электронно-колебательной динамики. Исследована роль квантовых когерентных эффектов в условиях сильной связи с модами термостата, приводящей к динамической локализации смешанных состояний.
2. Показано, что эффект «квантового моста» способствует более эффективному переносу возбуждения через СТ-ловушку (или через высоколежащее состояние) в реальной антенне. Этот эффект ускоряет перенос по сравнению с обычным термоактивированным переносом через потенциальный барьер, что существенно меняет всю картину миграции энергии по антенне.
3. Создана модель переноса энергии в комплексах Lhca1, Lhca4 и Lhca1/4, и изучена роль этих периферийных антенн в общей картине светосбора в суперкомплексах первой фотосистемы. Получены данные о путях и временах переноса с оценкой влияния квантовых эффектов на направленность миграции энергии в этих субъединицах. Моделирование проведено с привлечением экспериментальных данных по двумерному фотонному эху на нативных комплексах и мутантах.
4. Создана модель комплекса СР29, позволяющая понять экситонную структуру возбужденных уровней и визуализировать динамику переноса энергии в комплексе (с выяснением локализации конечных возбужденных состояний, ответственных за сопряжение комплекса с другими антенными субъединицами второй фотосистемы).
5. Проведено моделирование первичного переноса электрона в бактериальных реакционных центрах с учетом когерентных эффектов (на базе экспериментальных данных по двумерному фотонному эху). Показана роль колебательных мод в когерентном смешивании возбужденных и СТ состояний.
|
| 3 |
1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. |
Влияние квантовых когерентностей на эффективность первичного преобразования энергии при фотосинтезе |
| Результаты этапа: 1. Определены энергии переходов пигментов на базе количественного фитинга линейных спектров для комплексов Lhca2 и Lhca3. Определена структура экситонных состояний и локализация нижних экситонных уровней, являющихся ловушками для возбуждений. Построена полная картина миграции энергии в димерах Lhca2/3, а также во всей LHCI антенне (включая димеры Lhca1/4 и Lhca2/3) с помощью комбинированной теории Редфилда-Ферстера.
2. Определены места сопряжения периферийной антенны LHCI и прицентровой антенны в суперкомплексе PSI-LHCI, проведена оценка путей и времен переноса между периферийной и прицентровой антеннами для различных моделей PSI. Построена картина переноса энергии от LHCI к прицентровой антенне с учетом вклада от долгоживущих состояний, локализованных на красных ловушках (связанных с СТ состояниями).
3. Созданы экситонные модели для антенных субъединиц, входящих в состав суперкомплекса PSII. Проведены расчеты миграции энергии в суперкомплексе PSII с оценкой роли делокализации экситонных состояний в создании направленного и эффективного переноса.
|
