Расчет параметров экситонного гамильтониана светопоглощающего комплекса lh1 пурпурной бактерии Thermochromatium tepidum
жүктеу/скачать 21.52 Kb.
|
| Расчет параметров экситонного гамильтониана светопоглощающего комплекса LH1 пурпурной бактерии Thermochromatium tepidum
Козлов М. И. Студент Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, Москва, Россия E-mail: mikozlov94@gmail.com Процесс фотосинтеза, протекающий в фотосинтетических мембранах различных организмов, в частности пурпурных бактерий представляет большой интерес для биофизической химии. Для изучения процессов переноса энергии возбуждения на мембране необходимо надлежащим образом описать электронные состояния участников переноса – светопоглощающих комплексов. В литературе предложены методы описания этих комплексов, однако все они используют эмпирические или полуэмпирические параметры и методы [1]. Таким образом, цель данной работы – построение гамильтониана светопоглощающего комплекса LH1 с помощью ab initio методов. Комплексы LH1 входят в состав фотосинтетических мембран всех без исключения пурпурных бактерий. Они играют ключевую роль в процессах переноса возбуждения, поскольку только с этих комплексов возможен перенос энергии на реакционный центр, где происходит процесс разделения зарядов. Константы скорости переноса энергии возбуждения могут быть рассчитаны с помощью теории Фёрстера (FRET) [1], однако для этого необходимо описать электронные свойства участников переноса (дипольные моменты переходов и энергии возбужденных состояний), что невозможно сделать только экспериментальными методами. Для описания свойств комплекса LH1 и схожих по строению комплексов LH2 широко применяется метод экситонных гамильтонианов [1]. Из экспериментальных спектральных данных известно, что возбуждение большую часть времени находится на бактериохлорофиллах, входящих в состав комплекса, при этом происходит лишь однократное возбуждение бактериохлорофиллов. Поэтому экситонные гамильтонианы обычно рассчитываются в базисе из функций, в каждой из которых возбужден только один бактериохлорофилл [1]. В данной работе параметры экситонного гамильтониана рассчитывались с помощью прямых квантово-химических расчетов, а также с использованием TrESP (transition electrostatic potential) зарядов [2]. Диагональные и околодиагональные элементы определялись, исходя из результатов расчетов энергий возбуждения одиночных бактериохлорофиллов и их олигомеров методами CASSCF/XMCQDPT. Недиагональные элементы рассчитывались методом TrESP. Полученные параметры значительно отличаются от приведённых в литературе по абсолютной величине и по знаку, но корректно описывают спектральные характеристики комплекса. Рассчитанные параметры свидетельствует о том, что сдвиг спектра поглощения комплекса в более длинноволновую область относительно свободных бактериохлорофиллов обусловлен не малой энергией возбуждения одиночных бактериохлорофиллов в белковом окружении, а сильным взаимодействием соседних бактериохлорофиллов. Также важно отметить, что низшим по энергии является не полносимметричное, а антисимметричное возбужденное состояние. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты №15-03-02604, №13-03-00621). Литература. 1. Xiche Hu, Ritz T., Damjanovic A. et al. Photosynthetic Apparatus of Purple Bacteria // Quarterly Reviews of Biophysics. 2002. V.35. P. 1-62. 2. Madjet M. E., Abdurahman A., Renger T. Intermolecular Coulomb couplings from ab initio electrostatic potentials: application to optical transitions of strongly coupled pigments in photosynthetic antennae and reaction centers. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 17268-17281 жүктеу/скачать 21.52 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|