Влияние электронно-колебательного взаимодействия на перенос энергии в светопоглощающем комплексе LHCII высших растений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Козлов Максим Игоревич

• Козлов Максим Игоревич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Козлов Максим Игоревич

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Первичные процессы фотосинтеза высших растений

1.1.1 Фотосистема II

1.2 Комплекс ЬЫОП

1.2.1 Структура комплекса ЬЫОП

1.2.2 Спектральные свойства хромофоров комплекса ЬЫО11

1.2.3 Спектральные свойства комплекса ЬЫО11

1.2.4 Нефотохимическое тушение флуоресценции

1.3 Теоретические основы взаимодействия вещества с излучением

1.3.1 Спектры поглощения

1.3.2 Спектры кругового дихроизма

1.3.3 Спектры магнитного кругового дихроизма

1.4 Методы описания основного и возбуждённых состояний

крупных белковых систем

1.4.1 Метод молекулярной механики

1.4.2 Метод экситонных гамильтонианов

1.5 Способы расчёта экситонных взаимодействий

1.5.1 Диполь-дипольное приближение

1.5.2 Метод ТгОАММ

1.6 Квантово-химическое описание молекул хромофоров

1.6.1 Многоконфигурационный метод самосогласованного

поля МОБОР

1.6.2 Многоконфигурационная квазивырожденная теория возмущений ХМОдЭРТ2

Глава 2. Расчётная часть

2.1 Описание состояний комплекса ЬЫО11

2.2 Описание электронно-колебательных состояний лютеина

2.3 Описание переноса энергии между хлорофиллом и лютеином

Стр.

Глава 3. Обсуждение результатов

3.1 Описание состояний комплекса ЬЫО11

3.1.1 Оптимизация геометрии комплекса

3.1.2 Диагональные элементы экситонного гамильтониана

3.1.3 Недиагональные элементы экситонного гамильтониана

3.1.4 Спектры комплекса ЬЫО11

3.1.5 Перенос энергии на каротиноиды

3.2 Описание состояний лютеина

3.2.1 Описание электронных состояний лютеина

3.2.2 Описание электронно-колебательных состояний лютеина

3.3 Описание переноса энергии между хлорофиллом и лютеином

3.3.1 Моделирование электронно-колебательных состояний комплекса

3.3.2 Влияние электронно-колебательного взаимодействия на скорость переноса энергии

3.3.3 Перенос энергии с хлорофилла на лютеин

3.3.4 Перенос энергии с лютеина на хлорофилл

Результаты и выводы

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список рисунков

Список таблиц

Приложение А. Энергии взаимодействий хлорофиллов а

Приложение Б. Энергии взаимодействий каротиноидов и

хлорофиллов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние электронно-колебательного взаимодействия на перенос энергии в светопоглощающем комплексе LHCII высших растений»

Введение

Кислородный фотосинтез — ключевой для существования аэробной жизни на Земле процесс, в ходе которого энергия света преобразуется в биологически полезную химическую энергию в результате расщепления воды с образованием молекулярного кислорода. Реакция расщепления воды и выделения кислорода протекает на фотосистеме II, огромном комплексе, расположенном в тилакоид-ных мембранах фотосинтезирующих организмов, от цианобактерий до высших растений [1—4].

Процесс фотосинтеза запускает светопоглощающий комплекс LHCII (light-harvesting complex II) [5—8], поглощая энергию света и передавая её на фотосистему. Комплекс LHCII справляется со своей задачей благодаря целому ряду хромофоров, входящих в его состав: каротиноидам (лютеинам, виолоксан-тину и неоксантину) и хлорофиллам а и b.

Важной особенностью каротиноидов является то, что переход из основного в первое возбуждённое состояние каротиноидов является оптически запрещённым, поэтому это состояние называют «темновым». Это означает, что каротиноид не может перейти в это состояние напрямую при поглощении света — только в ходе переноса энергии или релаксации из более высоколежащих состояний; а оказавшись в этом состоянии, он не способен флуоресцировать.

Комплекс LHCII активно исследуется: в частности, представляет большой интерес явление, называемое нефотохимическое тушение флуоресценции. Суть этого явления состоит в том, что при высокой интенсивности света значительно усиливается перенос энергии с возбуждённых состояний хлорофиллов на первое возбуждённое состояние одного из каротиноидов. Как отмечалось выше, данное состояние является «темновым», поэтому ускорение переноса энергии на него приводит к значительному снижению интенсивности флуоресценции — вместо этого энергия рассеивается в процессе диссипации. В результате растения избавляются от избыточной энергии, защищая себя от фотоповреждений [9—12].

Несмотря на активное изучение этого процесса, до сих пор точно не установлено, что именно приводит к тушению флуоресценции и какой именно каротиноид задействован в нём [9; 11; 13; 14]. Обычно считается, что при высокой интенсивности света происходит изменение геометрии одного из каротиноидов, что приводит к ускорению переноса энергии на его первое

возбуждённое, «темновое» состояние, однако какое именно изменение геометрии инициирует тушение флуоресценции, также остаётся предметом дискуссий [14—17].

Проведённые ранее теоретические исследования [15; 16; 18—20] имеют два серьёзных недостатка. Во-первых, при моделировании в них использовались полуэмпирические или эмпирические методы описания состояний хромофоров и энергии их взаимодействий, корректность использования которых в случае подобных молекул вызывает сомнения. Во-вторых, при изучении движения хромофоров и его влияния на перенос энергии обычно используют либо метод молекулярной динамики, либо рассматривают некую обобщённую координату, вдоль которой происходит движение, но не предпринимались попытки рассмотреть непосредственно колебательные состояния хромофоров и электронно-колебательные взаимодействия. С другой стороны, известно, что минимумы ППЭ основного и возбуждённых состояний каротиноидов значительно различаются, прежде всего длинами связей между углеродами, образующими п-систему, что приводит к огромному количеству электронно-колебательных переходов и отражается на свойствах каротиноидов, например, на их спектрах [21; 22]. Кроме того, влияние электронно-колебательного взаимодействия на перенос энергии было показано экспериментально [23; 24].

Таким образом, целью данной диссертационной работы было создание модели, которая позволяет с высокой точностью описать электронно-колебательные состояния отдельных хромофоров и всего комплекса ЬЫО11 в целом, а затем изучение с помощью предложенной модели нефотохимического тушения флуоресценции в комплексе ЬЫО11.

Объектом данной работы является комплекс ЬЫО11, а предметом — перенос энергии между электронно-колебательными состояниями комплекса.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. С помощью неэмпирических высокоточных методов описать электронные свойства отдельных хромофоров и всего комплекса ЬЫО11 в целом;

2. Предложить способ описания электронно-колебательных свойств хромофоров и переноса энергии между ними;

3. На основании результатов первых двух пунктов сделать выводы об особенностях и механизме нефотохимического тушения флуоресценции в комплексе ЬЫО11.

Научная новизна данной работы состоит в том, что:

1. Впервые проведено неэмпирическое моделирование свойств комплекса ЬЫС11 и хромофоров, входящих в его состав, в частности, молекулы лютеина;

2. Была разработана модель, описывающая перенос энергии между люте-ином и хлорофиллом с учётом колебательных состояний хромофоров и их окружения;

3. Была показана значительная зависимость скорости переноса энергии от колебательного состояния лютеина; было показано, что в ходе переноса энергии образуется колебательно-возбуждённое («горячее») состояние лютеина;

4. Было показано, что состояние хлорофилла играет более важную роль в тушении флуоресценции, чем состояние .

Практическая и теоретическая значимость исследования заключается в том, что высокоточные неэмпирические квантово-химические методы были применены для изучения одного из ключевых явлений, возникающих в комплексах ЬЫСИ высших растений — нефотохимического тушения флуоресценции. Результаты данного исследования важны для понимания механизма функционирования фотосистемы растений в условиях их адаптации к высокой интенсивности освещения.

Более того, разработанные методы и подходы к описанию электронно-колебательных состояний крупных пигментных комплексов могут быть в будущем применены для описания процессов переноса энергии в других системах, где также имеется существенная зависимость скоростей переноса энергии и электронных переходов от геометрии и колебательного состояния хромофоров. Такие процессы возникают на прочих стадиях фотосинтеза или при функционировании искусственных систем, например, молекулярных переключателей.

Методология и методы исследования включают комбинацию высокоточных неэмпирических квантово-химических методов для описания отдельных молекул хромофоров с подходами для описания крупных супрамолекулярных пигментных комплексов.

Электронные свойства хромофоров были описаны многоконфигурационным методом самосогласованного поля в полном активном пространстве СЛЯБСЕ с последующей корректировкой по квазивырожденной многоконфигурационной теории возмущений XMCQDPT2. Электронные свойства всего

комплекса описаны методом экситонных гамильтонианов на основании расчётов энергий перехода отдельных хромофоров и экситонных взаимодействий между ними, полученных с помощью метода ТгОАММ. Таким образом, была рассчитана электронная часть электронно-колебательного гамильтониана.

Методом молекулярной механики были рассчитаны частоты и нормальные моды колебаний хромофоров и их окружения, необходимые для построения колебательной части электронно-колебательного гамильтониана.

Был предложен и программно реализован подход для моделирования электронно-колебательных спектров поглощения и кругового дихроизма, а также способ расчёта констант скоростей переноса энергии между электронно-колебательными состояниями хромофоров с учётом зависимости энергии взаимодействия участников переноса от их колебательного состояния.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Тушение флуоресценции в светопоглощающем комплексе ЬЫО11 происходит в результате переноса энергии в паре лютеин ЬИТ620 — хлорофилл ОЬА612;

2. Шесть нормальных мод колебаний, локализованных в системе двойных связей лютеина ЬИТ620, оказывают наибольшее влияние на скорость переноса энергии с хлорофилла ОЬА612 и вызывают колебательное расщепление спектральной полосы лютеина;

3. Перенос с состояния хлорофилла протекает крайне медленно, значительно быстрее происходит перенос с состояния;

4. В результате переноса энергии с хлорофилла ОЬА612 образуется колебательно-возбуждённое 51 состояние лютеина ЬИТ620.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием высокоточных неэмпирических квантово-химических подходов. Корректность применения этих методов и точность описания электронных состояний комплекса подтверждена сравнением расчетных и экспериментальных спектров поглощения и кругового дихроизма. Один из главнейших выводов работы о ведущей роли пары лютеин ЬИТ620 — хлорофилл ОЬА612 подтверждается данными фемтосекундной спектроскопии, в которых по интенсивности поглощения или флуоресценции следили за заселённостью возбуждённого состояния хлорофилла ОЬА612 [15; 17; 25], и результатами предыдущих моделирований [16; 18—20]. Выводы о скорости переноса энергии между этими хромофорами также согласуются с результатами фемтосекундной спектроскопии [26—29].

Личный вклад состоит в постановке цели и задач настоящей работы, ее планировании, поиске и анализе научной литературы. Автор самостоятельно провёл необходимые квантово-химические расчёты свойств хромофоров и молекулярно-механические расчёты геометрии комплекса.

Автором был реализован в программном коде метод для построения экситонно-колебательного гамильтониана и моделирования электронно-колебательных свойств комплекса.

Автор данного исследования активно участвовал в обсуждении полученных результатов, подготовке публикаций по теме работы, а также представлении их на всероссийских и международных конференциях.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на российских и международных конференциях: «XXI зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии», Санкт-Петербург, Россия, 2020; «Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability», Санкт-Петербург, Россия, 2019; «Фундаментальные основы атомистического многомасштабного моделирования», Новый Афон, Абхазия, 2018; «VII Всероссийская конференция по структуре и энергетике молекул», Иваново, Россия, 2018; «FEBS Congress», Прага, Чехия, 2018.

Публикации по теме диссертации. Основное содержание работы в полной мере изложено в 9 публикациях, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus, RSCI и рекомендованных для защиты в диссертационном совете МГУ имени М.В.Ломоносова по специальности 02.00.04. — «Физическая химия» (химические науки) и 5 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Публикации в рецензируемых научных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus, RSCI и рекомендованных для защиты в диссертационном совете МГУ по специальности.

1. Poddubnyy V. V., Kozlov M. I., Glebov I. O. The origin of the red shift of Qy band of chlorophylls d and f // Chemical Physics Letters. — 2021. — Vol. 778. — P. 138792 ; — Impact Factor (WOS): 2.328.

2. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Electron-Vibrational Spectra and Dynamics of the Lutein Molecule // The Journal of Physical Chemistry B. — 2020. — Vol. 124, № 28. — P. 5780—5787 ; — Impact Factor (WOS): 2.991.

3. Glebov I. O, Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Comparison of the Coulomb and non-orthogonal approaches to the construction of the exciton Hamilto-nian // Computational and Theoretical Chemistry. — 2019. — Vol. 1153. — P. 12—18 ; — Impact Factor (WOS): 1.926.

4. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V., Glebov I. O. Calculation of the excited states properties of LH1 complex of Thermochromatium tepidum // Journal of Computational Chemistry. — 2018. — Vol. 39, № 21. — P. 1599—1606 ; — Impact Factor (WOS): 3.376.

Публикации в сборниках материалов и тезисов конференций.

5. Поддубный В. В., Козлов М. И. Влияние белкового окружения на динамику S2 — S\ внутренней конверсии лютеина в комплексе LHCII растений // XXI зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии. — Санкт-Петербург, Россия, 2020. — С. 174—174.

6. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Influence of vibrations of conjugated bonds of lutein on the energy transfer rate in LHCII // Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability. — Saint Petersburg, Russia, 2019. — P. 72—72.

7. Козлов М. И., Поддубный В. В. Пути переноса энергии между хромофорами фотоантенны LHCII // Фундаментальные основы атомистического многомасштабного моделирования. — Новый Афон, Абхазия, 2018. — С. 14—14.

8. Поддубный В. В., Козлов М. И. Влияние движения лютеина на нефотохимическое тушение флуоресценции в комплексе LHCII растений // VII Всероссийская конференция по структуре и энергетике молекул. — Иваново, Россия, 2018. — С. 58—58.

9. Glebov I. O, Kozlov M. I. Non-empirical calculations of spectrum line broadening and quantum transition dynamics in photosynthetic complexes LH1-RC of Thermochromatium tepidum // FEBS Congress. — Prague, Czech Republic, 2018. — P. 453—453.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (1 глава), расчётной части (2 глава), обсуждения результатов (3 глава), выводов, списка сокращений и условных обозначений, списка используемых терминов, списка цитируемой литературы и 2 приложений. Работа изложена на 113 страницах, содержит 17 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 153 наименования.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Первичные процессы фотосинтеза высших растений

Более трёх миллиардов лет назад в ходе эволюции появились первые организмы, способные осуществлять кислородный фотосинтез [30; 31], благодаря которому возможна жизнь на Земле в том виде, в котором мы её знаем. Кислородный фотосинтез — сложный процесс, в ходе которого углекислый газ и вода преобразуются под действием энергии света в химическую энергию и биомассу. Первичные (световые) стадии фотосинтеза протекают в тилакоидных мембранах различных организмов, согласно схеме, которая изображена на рисунке 1.1.

PSII cytb6f PSI FqF!

Рисунок 1.1 — Схематическое изображение первичных процессов кислородного фотосинтеза [32]. Направление переноса электронов показано красным и оранжевым, перенос протона — фиолетовым.

В состав фотосистем I и II (PSI и PSII) входят хлорофиллы и другие хромофоры, которые поглощают энергию света и передают её на реакционные центры (RC). Энергия, попавшая на реакционный центр, приводит к фотовозбуждению так называемой специальной пары хлорофиллов, а затем к разделению зарядов и переносу электрона через цепочку кофакторов. При этом вода, которая является донором электронов для этой реакции, окисляется фотосистемой PSII до кислорода О2 и четырёх катионов водорода H +, а молекула пластохино-на восстанавливается до пластохинола. Затем комплекс цитохром-бе/ (cyt-Ьб/)

катализирует перенос электронов с пластохинола на пластоцианин — небольшой, медьсодержащий белок. Солнечная энергия, поглощённая фотосистемой PSI, расходуется на перенос электрона с пластоцианина на внутренней стороне мембраны (люмене) к ферродоксину на внешней стороне (строме). Восстановленный ферродоксин далее участвует в синтезе NADPH.

Окисление воды и перенос электрона через комплекс цитохром-&6/ приводит к возникновению градиента концентрации протонов и электрохимического потенциала: одна сторона мембраны заряжена положительно (p-side), а вторая — отрицательно (n-side). Возникающая электродвижущая сила необходима ATP-синтазе для синтеза ATP. В «темноте» синтезированная ATP и NADPH катализируют восстановление углекислого газа С02 до углеводов [32—34].

Описанные выше процессы запускаются поглощением света и разделением зарядов на фотосистеме PSII, о структуре которой речь пойдёт дальше.

1.1.1 Фотосистема II

Фотосистема II (PSII) — крупный супрамолекулярный комплекс, который находится в тилакоидных мембранах различных организмов от цианобактерий до высших растений, содержащий в своём составе 20 белковых субъединиц. Обычно фотосистема II существует в виде димера [35; 36]

Важнейшими субъединицами фотосистемы являются субъединицы Di и D2: именно они координируют четыре хлорофилла, образующие реакционный центр, запускающий процесс разделения зарядов [36; 37], кроме того, субъединица D1 является переносчиком электрона с кальций-марганцевого кластера Мп405Са на окисленную специальную пару. Окисленный кальций-марганцевый комплекс далее расщепляет молекулу воды [32; 36; 37].

Для разделения зарядов специальной паре требуется энергия, которая попадает туда после серии переносов энергии с участием соседних субъединиц CP24, CP26, CP29, CP43 и CP47 (CP — chlorophyll binding protein, цифра обозначает массу субъединицы в кДа). Однако из-за низкого содержания пигментов эти комплексы поглощают энергию света неэффективно [38; 39], поэтому тила-коидные мембраны содержат светопоглощающие комплексы LHCII. Комплексы LHCII организованы в тримеры и образуют вместе с фотосистемой суперком-

плекс ЬНСП-РЗП. Структура суперкомплекса ЬИСИ-РБИ зелёных водорослей показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Структура С2Б2М^2 суперкомплекса ЬНСИ-РБИ зелёных водорослей СН1атус1отопа8 гвткагйШ [35].

Поскольку основная задача комплексов ЬНС11 состоит в поглощении света, в зависимости от условий, в которых существует организм, количество тримеров, приходящееся на димер РБП может варьироваться — чем выше интенсивность освещения, тем меньше требуется комплексов ЬНС11 [35; 39]. Разделяют три типа ЬНСИ: прочно связанные (Б-ЬНСИ), средне связанные (М-ЬНСИ) и слабо связанные (^ЬНСП). На рисунке 1.2 изображен С2Б2М^2 тип суперкомплекса (С обозначает ядро суперкомплекса — фотосистему, Б, М и N — различные типы комплексов ЬНС11), который обнаружен в условиях минимальной освещённости. Обычно ^ЬНСП отсутствуют и заменены на вспомогательные субъединицы СР24, поглощающие свет менее эффективно. Самая распространённая форма суперкомплекса — С2Б2М2, но в условиях высокой интенсивности облучения могут существовать и С2Б2 [39]. Кроме того, было показано, что при изменении интенсивности облучения, суперкомплексы ЬНСИ-РБИ могут терять часть ЬНС11 тримеров, защищая тем самым РБП от фотоповреждений [34; 38].

Таким образом, комплексы ЬНС11 играют важнейшую роль в кислородном фотосинтезе, поскольку именно эти комплексы поглощают энергию света, запус-

кая весь процесс, а также участвуют в адаптации организмов к изменяющимся внешним условиям. Речь о комплексах ЬЫСП пойдёт в следующем разделе.

1.2 Комплекс ЬЫСП 1.2.1 Структура комплекса ЬЫСП

Комплексы ЬЫСП появились в ходе эволюции как светособирающие антенны, чтобы увеличить сечение поглощения фотосинтетической мембраны. Справляться с этой задачей ему помогает наличие большого числа хромофоров в структуре: соотношение пигментов к белковым молекулам по массе для комплекса ЬЫСП составляет примерно 1 к 2, в то время как для прочих субъединиц оно меньше, чем 1 к 5 [39; 40]. Структура комплекса изображена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 — Структура комплекса ЬЫСП высших растений. Комплекс содержит 8 хлорофиллов а (показаны бирюзовым), 6 хлорофиллов Ь ( елёньк ), 4 каротиноида (2 лютеина — красные; неоксантин — фиолетовый; виолоксантин — синий) [40].

В состав комплекса LHCII входят 4 каротиноида (CRT), которые имеют широкую интенсивную полосу поглощения в области от 400 до 500 нм: два из них — молекулы лютеина (LUT), которые локализованы в центре комплекса и могут передавать поглощённую энергию окружающим его хлорофиллам. Два другие каротиноида — неоксантин (NEX) и виолоксантин (XAT) — локализованы на периферии комплекса, обеспечивая перенос энергии на соседние комплексы.

Кроме того, в состав комплекса входят 14 хлорофиллов: 8 хлорофиллов а (CLA) и 6 хлорофиллов b (CHL). И те, и другие хлорофиллы поглощают в области около 400 нм, но значительно менее интенсивно, чем каротиноиды. Также у них имеются малоинтенсивные полосы около 600 нм и самая длинноволновая полоса у хлорофиллов b расположена в районе 650 нм, а у хлорофиллов а — около 670-680 нм.

Таким образом, самый высокоэнергетический свет поглощается каро-тиноидами и в незначительной степени хлорофиллами. Далее происходит энергетически выгодный перенос энергии на хлорофиллы b, а затем на хлорофиллы а [41—43]. При этом важно отметить, что хлорофиллы а можно разделить на три группы, незначительно отличающиеся длиной волны поглощения. При этом внутри этих групп перенос энергии происходит за времена от 50 до 800 фс [43], а между этими группами хлорофиллов характерные времена переноса могут составлять до 10 пс [39; 41; 43]. В результате цепочки переносов за несколько пикосекунд в комплексе LHCII устанавливается равновесие и до 60% поглощённой энергии концентрируется на трёх периферийных хлорофиллах а [39; 43], откуда может быть осуществлён перенос на соседние комплексы.

1.2.2 Спектральные свойства хромофоров комплекса LHCII

Среднее расстояние между хромофорами в комплексе LHCII составляет примерно 10 A, поэтому взаимодействия между хромофорами невелики и их спектральные свойства не сильно отличаются от свойств хромофоров в свободном виде. В коротковолновой части спектра преимущественно поглощают каротиноиды, спектры поглощения которых приведены на рисунке 1.4.

Длина волны, нм

Рисунок 1.4 — Спектры поглощения растворов лютеина (чёрный), неоксантина (синий) и виолоксантина (красный) в эфире [44].

Как видно, спектр поглощения лютеина немного смещён в длинноволновую область относительно спектров поглощения неоксантина и виолоксантина. Это связано с тем, что лютеин имеет более длинную цепь сопряжения — в структуре лютеина имеются 10 сопряженных двойных связей, а в неоксантине и виолоксантине — по 9 связей [45; 46]. В остальном спектры отличаются незначительно; характерной чертой этих спектров является наличие трёх пиков на расстоянии 1300 см-1 друг от друга, вызванное колебательной структурой [21; 22].

Различные исследования свидетельствуют, что широкая полоса в районе от 400 до 500 нм относится к S0 ^ S2 переходу каротиноидов, но между этими двумя состояниями существует ещё состояние Si. Однако переход S0 ^ Si оптически запрещён и не проявляется в спектрах поглощения и флуоресценции [21; 22; 28; 47]. Поэтому состояние Si зачастую называют «темновым».

Наличие темнового состояние связано с тем, что молекулы каротиноидов имеют локальную C2h симметрию внутри плоского фрагмента, содержащего сопряжённые двойные связи. В рамках симметрии C2h HOMO и LUМО + 1 орбитали каротиноидов относятся к одной группе симметрии, а HOMO — 1 и LUMO — к другой. Состоянию S2 соответствует однократно возбуждённый HOMO ^ LUMO детерминант Слейтера, так как HOMO и LUMO орбита-

ли имеют разную симметрию, то переход S0 ^ S2 антисимметричный (иногда его обозначают 1Ад ^ 1Ви) и имеет большой дипольный момент перехода. Состояние Si имеет более сложную структуру — оно является комбинацией двукратно возбуждённого HOMO ^ LUМО детерминанта Слейтера и однократных HOMO - 1 ^ LUMO и HOMO ^ LUMO + 1. В результате состояния 50 и Si имеют одинаковую симметрию, а соответствующий переход (1 Ад ^ 2Ад) оптически запрещён [22; 28; 47].

Важно также отметить, что некоторые исследования показывают наличие других состояний между S0 и S2, которые обозначают S* [42; 48], при этом переход S0 ^ S* также является запрещённым, а состояние «темновым». Роль этого состояния и его свойства по-прежнему являются предметом дискуссий. В некоторых исследованиях это состояние рассматривают как 51, отличающееся поворотом концевых групп [49—52]; в других — как колебательно возбуждённое или «горячее» 50 состояние [46; 53—55].

В отличие от каротиноидов хлорофиллы имеют еще одну линию поглощения, находящуюся в красной области, как показано на рисунке 1.5.

Длина волны, нм

Рисунок 1.5 — Спектры поглощения растворов хлорофилла а (красный) и хлорофилла Ь (чёрный) в эфире [44].

Видимую часть спектра хлорофиллов можно описать, используя модель Гутермана [56; 57]. В рамках этой модели рассматривают однократные переходы между двумя занятыми и двумя свободными орбиталями, получая,

таким образом, четыре возбуждённых состояния. Нижнему возбуждённому состоянию соответствует HOMO — LUMO переход с небольшой примесью HOMO — 1 — LUМО + 1 перехода; второму и третьему возбуждённым состояниям — HOMO — LUMO + 1 и HOMO — 1 — LUMO переходы с примерно равными весами, а четвёртое возбуждённое состояние в основном состоит из HOMO — 1 — LUMO + 1 перехода с малой примесью HOMO — LUMO перехода.

Из-за квазисимметрии порфиринового кольца, входящего в состав хло-рофиллов, дипольные моменты перехода из основного в первое и четвёртое возбуждённые состояния перпендикулярны дипольным моментам перехода из основного во второе и третье состояния. Чтобы подчеркнуть их перпендикулярность, состояния принято обозначать Qy (первое состояние), Qx (второе), Вх (третье) и Ву (четвёртое) в соответствии с общепринятой ориентацией осей в порфириновом кольце [56]. Направление соответствующих дипольных моментов перехода показано на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 — Структуры хлорофиллов а (слева) и Ь (справа). На примере хлорофилла а показаны направления дипольных моментов

перехода 50 — Я у и 50 — Ях.

Переходу 50 — Яу соответствуют полосы при 670 нм в спектре хлорофилла а и при 650 нм в спектре хлорофилла Ь. Переход — Ях намного менее интенсивен, соответствующие полосы расположены около 580 нм и 550 нм для хлорофиллов а и Ь соответственно. Между пиками, соответствующими состояниям Ях и Я у, имеется ещё один сигнал (примерно у 600 нм), который вызван колебательной структурой полосы Яу и неадиабатическим перемешиванием Яу и Ях состояний [58; 59].

Широкой полосе в коротковолновой части спектра соответствуют переходы 50 ^ Вх и 50 ^ Ву, которые имеют достаточно близкую энергию и дипольные моменты перехода примерно в полтора раза больше, чем диполь-ный момент перехода в состояние [60—62]. Кроме того, в этой же области имеется малоинтенсивный переход в пятое возбуждённое состояние, которое не описывается в рамках модели Гутермана [60].

Как видно из рисунка 1.5, спектры двух хлорофиллов имеют схожую структуру, но несколько отличаются. Это связано с наличием электроакцепторной формильной группы в составе хлорофилла Ь; как показано на рисунке 1.6, она расположена вдоль оси X, поляризуя молекулу вдоль этой оси, увеличивая дипольный момент перехода 50 ^ Вх и понижая соответствующую энергию перехода. На переход 50 ^ наличие формильной группы влияет противоположным образом, поскольку соответствующий дипольный момент перехода направлен перпендикулярно. Таким образом, замена боковой группы влияет на спектральные свойства хлорофилла и, как следствие, на свойства всего комплекса, позволяя ему поглощать свет в более широком диапазоне. Известны примеры организмов, которые подобным образом адаптировались к поглощению более длинноволнового света благодаря наличию других видов хлорофиллов — хлорофиллов 1 и £ [38; 63].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Козлов Максим Игоревич, 2021 год

Список литературы

1. Shen J.-R. Photosystem II: Protein Components, Structure and Electron Transfer // Reference Module in Life Sciences. — Elsevier, 2020.

2. Levitan O, Chen M., Kuang X., Cheong K. Y., Jiang J., Banal M., Nam-biar N., Gorbunov M. Y, Ludtke S. J., Falkowski P. G., Dai W. Structural and functional analyses of photosystem II in the marine diatom Phaeodacty-lum tricornutum // Proceedings of the National Academy of Sciences. —

2019. — Vol. 116, № 35. — P. 17316—17322.

3. Gao J., Wang H., Yuan Q., Feng Y. Structure and Function of the Photosystem Supercomplexes // Frontiers in Plant Science. — 2018. — Vol. 9.

4. Horton P. Dynamic Behavior of Photosystem II Light Harvesting // Encyclopedia of Biological Chemistry. — Elsevier, 2013. — P. 178—183.

5. Sheng X., Liu Z, Kim E., Minagawa J. Plant and Algal PSII-LHCII Supercomplexes: Structure, Evolution and Energy Transfer // Plant and Cell Physiology. — 2021.

6. Chukhutsina V. U., Liu X., Xu P., Croce R. Light-harvesting complex II is an antenna of photosystem I in dark-adapted plants // Nature Plants. —

2020. — Vol. 6, № 7. — P. 860—868.

7. Dall'Osto L., Cazzaniga S., Zappone D., Bassi R. Monomeric light harvesting complexes enhance excitation energy transfer from LHCII to PSII and control their lateral spacing in thylakoids // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Bioenergetics. — 2020. — Vol. 1861, № 4. — P. 148035.

8. Amerongen H. van, Grondelle R. van. Understanding the Energy Transfer Function of LHCII, the Major Light-Harvesting Complex of Green Plants // The Journal of Physical Chemistry B. — 2000. — Vol. 105, № 3. — P. 604—617.

9. Oort B. van, Roy L. M., Xu P., Lu Y., Karcher D., Bock R., Croce R. Revisiting the Role of Xanthophylls in Nonphotochemical Quenching // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2018. — Vol. 9, № 2. — P. 346—352.

10. Zhao X., Chen T., Feng B., Zhang C., Peng S., Zhang X., Fu G., Tao L. Non-photochemical Quenching Plays a Key Role in Light Acclimation of Rice Plants Differing in Leaf Color // Frontiers in Plant Science. — 2017. — Vol. 7.

11. Chmeliov J., Gelzinis A., Songaila E., Augulis R., Duffy C. D. P., Ruban A. V., Valkunas L. The nature of self-regulation in photosynthetic light-harvesting antenna // Nature Plants. — 2016. — Vol. 2, № 5.

12. Lambrev P. H., Miloslavina Y., Jahns P., Holzwarth A. R. On the relationship between non-photochemical quenching and photoprotection of Photosystem II // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. — 2012. — Vol. 1817, № 5. — P. 760—769.

13. Oort B. van, Grondelle R. van, Stokkum I. H. M. van. A Hidden State in Light-Harvesting Complex II Revealed By Multipulse Spectroscopy // The Journal of Physical Chemistry B. — 2015. — Vol. 119, № 16. — P. 5184—5193.

14. Ruban A. V., Johnson M. P., Duffy C. D. The photoprotective molecular switch in the photosystem II antenna // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. — 2012. — Vol. 1817, № 1. — P. 167—181.

15. Maly P., Gruber J. M, Grondelle R. van, Mancal T. Single Molecule Spectroscopy of Monomeric LHCII: Experiment and Theory // Scientific Reports. — 2016. — Vol. 6, № 1.

16. Liguori N., Periole X., Marrink S. J., Croce R. From light-harvesting to photoprotection: structural basis of the dynamic switch of the major antenna complex of plants (LHCII) // Scientific Reports. — 2015. — Vol. 5, № 1.

17. Ruban A. V., Berera R., Ilioaia C., Stokkum I. H. M. van, Kennis J. T. M., Pascal A. A., Amerongen H. van, Robert B., Horton P., Grondelle R. van. Identification of a mechanism of photoprotective energy dissipation in higher plants // Nature. — 2007. — Vol. 450, № 7169. — P. 575—578.

18. Balevicius V., Fox K. F., Bricker W. P., Jurinovich S., Prandi I. G., Men-nucci B., Duffy C. D. P. Fine control of chlorophyll-carotenoid interactions defines the functionality of light-harvesting proteins in plants // Scientific Reports. — 2017. — Vol. 7, № 1.

19. Chmeliov J., Bricker W. P., Lo C, Jouin E, Valkunas L., Ruban A. V., Duffy C. D. P. An «all pigment» model of excitation quenching in LHCII // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2015. — Vol. 17, № 24. — P. 15857—15867.

20. Duffy C. D. P., Chmeliov J., Macernis M., Sulskus J., Valkunas L., Ruban A. V. Modeling of Fluorescence Quenching by Lutein in the Plant Light-Harvesting Complex LHCII // The Journal of Physical Chemistry B. — 2013. — Vol. 117, № 38. — P. 10974—10986.

21. Llansola-Portoles M. J., Pascal A. A., Robert B. Electronic and vibrational properties of carotenoids: from in vitro to in vivo // Journal of The Royal Society Interface. — 2017. — Vol. 14, № 135. — P. 20170504.

22. Polivka T, Sundstrom V. Dark excited states of carotenoids: Consensus and controversy // Chemical Physics Letters. — 2009. — Vol. 477, № 1—3. — P. 1—11.

23. Arsenault E. A., Yoneda Y., Iwai M., Niyogi K. K., Fleming G. R. Vibronic mixing enables ultrafast energy flow in light-harvesting complex II // Nature Communications. — 2020. — Vol. 11, № 1.

24. Kloz M, Pillai S., Kodis G, Gust D, Moore T. A, Moore A. L, Gron-delle R. van, Kennis J. T. M. New light-harvesting roles of hot and forbidden carotenoid states in artificial photosynthetic constructs // Chemical Science. — 2012. — Vol. 3, № 6. — P. 2052.

25. Fox K. F., Balevicius V., Chmeliov J., Valkunas L., Ruban A. V., Duffy C. D. P. The carotenoid pathway: what is important for excitation quenching in plant antenna complexes? // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2017. — Vol. 19, № 34. — P. 22957—22968.

26. Vivancos J. M. A., Stokkum I. H. M. van, Saccon F., Hontani Y., Kloz M., Ruban A., Grondelle R. van, Kennis J. T. M. Unraveling the Excited-State Dynamics and Light-Harvesting Functions of Xanthophylls in Light-Harvesting Complex II Using Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy // Journal of the American Chemical Society. — 2020. — Vol. 142, № 41. — P. 17346—17355.

27. Liguori N., Xu P., Stokkum I. H. van, Oort B. van, Lu Y., Karcher D., Bock R., Croce R. Different carotenoid conformations have distinct functions in light-harvesting regulation in plants // Nature Communications. — 2017. — Vol. 8, № 1.

28. Walla P. J., Linden P. A., Ohta K., Fleming G. R. Excited-State Kinetics of the Carotenoid S1 State in LHCII and Two-Photon Excitation Spectra of Lutein and ß-Carotene in Solution: Efficient Car S1 ^Chl Electronic Energy Transfer via Hot Si States? // The Journal of Physical Chemistry A. — 2002. — Vol. 106, № 10. — P. 1909—1916.

29. Croce R., Müller M. G., Bassi R., Holzwarth A. R. Carotenoid-to-Chloro-phyll Energy Transfer in Recombinant Major Light-Harvesting Complex (LHCII) of Higher Plants. I. Femtosecond Transient Absorption Measurements // Biophysical Journal. — 2001. — Vol. 80, № 2. — P. 901—915.

30. Fischer W. W, Hemp J., Johnson J. E. Evolution of Oxygenic Photosynthesis // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. — 2016. — Vol. 44, № 1. — P. 647—683.

31. Planavsky N. J., Asael D., Hofmann A., Reinhard C. T., Lalonde S. V., Knudsen A., Wang X., Ossa F. O, Pecoits E., Smith A. J. B., Beukes N. J., Bekker A., Johnson T. M., Konhauser K. O, Lyons T. W, Rouxel O. J. Evidence for oxygenic photosynthesis half a billion years before the Great Oxidation Event // Nature Geoscience. — 2014. — Vol. 7, № 4. — P. 283—286.

32. Junge W. Oxygenic photosynthesis: history, status and perspective // Quarterly Reviews of Biophysics. — 2019. — Vol. 52.

33. Nelson N. Photosystems and global effects of oxygenic photosynthesis // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. — 2011. — Vol. 1807, № 8. — P. 856—863.

34. Nelson N., Ben-Shem A. The complex architecture of oxygenic photosynthesis // Nature Reviews Molecular Cell Biology. — 2004. — Vol. 5, № 12. — P. 971—982.

35. Shen L., Huang Z, Chang S., Wang W, Wang J., Kuang T., Han G., Shen J.-R, Zhang X. Structure of a C2S2M2N2-type PSII-LHCII super-complex from the green alga Chlamydomonas reinhardtii // Proceedings

of the National Academy of Sciences. — 2019. — Vol. 116, № 42. — P. 21246—21255.

36. Shen J.-R. The Structure of Photosystem II and the Mechanism of Water Oxidation in Photosynthesis // Annual Review of Plant Biology. — 2015. — Vol. 66, № 1. — P. 23—48.

37. Lubitz W, Chrysina M, Cox N. Water oxidation in photosystem II // Photosynthesis Research. — 2019. — Vol. 142, № 1. — P. 105—125.

38. Croce R., Amerongen H. van. Natural strategies for photosynthetic light harvesting // Nature Chemical Biology. — 2014. — Vol. 10, № 7. — P. 492—501.

39. Amerongen H. van, Croce R. Light harvesting in photosystem II // Photosynthesis Research. — 2013. — Vol. 116, № 2/3. — P. 251—263.

40. Liu Z, Yan H., Wang K., Kuang T., Zhang J., Gui L., An X., Chang W. Crystal structure of spinach major light-harvesting complex at 2.72 Á resolution // Nature. — 2004. — Vol. 428, № 6980. — P. 287—292.

41. Do T. N., Huerta-Viga A., Akhtar P., Nguyen H. L., Nowakowski P. J., Khyasudeen M. F., Lambrev P. H., Tan H.-S. Revealing the excitation energy transfer network of Light-Harvesting Complex II by a phenomenological analysis of two-dimensional electronic spectra at 77 K // The Journal of Chemical Physics. — 2019. — Vol. 151, № 20. — P. 205101.

42. Son M, Pinnola A., Bassi R., Schlau-Cohen G. S. The Electronic Structure of Lutein 2 Is Optimized for Light Harvesting in Plants // Chem. — 2019. — Vol. 5, № 3. — P. 575—584.

43. Novoderezhkin V., Marin A., Grondelle R. van. Intra- and inter-monomeric transfers in the light harvesting LHCII complex: the Redfield-Forster picture // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2011. — Vol. 13, № 38. — P. 17093.

44. Jacquemoud S., Ustin S. Spectroscopy of Leaf Molecules // Leaf Optical Properties. — Cambridge University Press, 2019. — P. 48—73.

45. Bondanza M., Jacquemin D., Mennucci B. Excited States of Xanthophylls Revisited: Toward the Simulation of Biologically Relevant Systems // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2021. — Vol. 12, № 28. — P. 6604—6612.

46. Hashimoto H., Uragami C., Yukihira N., Gardiner A. T., Cogdell R. J. Understanding/unravelling carotenoid excited singlet states // Journal of The Royal Society Interface. — 2018. — Vol. 15, № 141. — P. 20180026.

47. Balevicius V., Abramavicius D., Polivka T., Pour A. G., Hauer J. A Unified Picture of S* in Carotenoids // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2016. — Vol. 7, № 17. — P. 3347—3352.

48. Andersson P. O, Gillbro T. Photophysics and dynamics of the lowest excited singlet state in long substituted polyenes with implications to the very long-chain limit // The Journal of Chemical Physics. — 1995. — Vol. 103, № 7. — P. 2509—2519.

49. Kloz M, Weifienborn J., Polivka T., Frank H. A., Kennis J. T. M. Spectral watermarking in femtosecond stimulated Raman spectroscopy: resolving the nature of the carotenoid S* state // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2016. — Vol. 18, № 21. — P. 14619—14628.

50. Quick M., Kasper M.-A., Richter C., Mahrwald R., Dobryakov A. L., Ko-valenko S. A., Ernsting N. P. fi-Carotene Revisited by Transient Absorption and Stimulated Raman Spectroscopy // ChemPhysChem. — 2015. — Vol. 16, № 18. — P. 3824—3835.

51. Christensen R. L., Enriquez M. M., Wagner N. L., Peacock-Villada A. Y., Scriban C., Schrock R. R., Polivka T., Frank H. A., Birge R. R. Energetics and Dynamics of the Low-Lying Electronic States of Constrained Polyenes: Implications for Infinite Polyenes // The Journal of Physical Chemistry A. — 2013. — Vol. 117, № 7. — P. 1449—1465.

52. Papagiannakis E., Stokkum I. H. M. van, Vengris M., Cogdell R. J., Grondelle R. van, Larsen D. S. Excited-State Dynamics of Carotenoids in Light-Harvesting Complexes. 1. Exploring the Relationship between the S1 and S * States // The Journal of Physical Chemistry B. — 2006. — Vol. 110, № 11. — P. 5727—5736.

53. Hauer J., Buckup T., Motzkus M. Pump-Degenerate Four Wave Mixing as a Technique for Analyzing Structural and Electronic Evolution: Multidimensional Time-Resolved Dynamics near a Conical Intersection // The Journal of Physical Chemistry A. — 2007. — Vol. 111, № 42. — P. 10517—10529.

54. Savolainen J., Buckup T., Hauer J., Jafarpour A., Serrat C., Motzkus M., Herek J. L. Carotenoid deactivation in an artificial light-harvesting complex via a vibrationally hot ground state // Chemical Physics. — 2009. — Vol. 357, № 1—3. — P. 181—187.

55. Hauer J., Buckup T, Motzkus M. Quantum control spectroscopy of vibra-tional modes: Comparison of control scenarios for ground and excited states in (-carotene // Chemical Physics. — 2008. — Vol. 350, № 1—3. — P. 220—229.

56. Gouterman M. Spectra of porphyrins // Journal of Molecular Spectroscopy. — 1961. — Vol. 6. — P. 138—163.

57. Poddubnyy V. V., Kozlov M. I., Glebov I. O. The origin of the red shift of Qy band of chlorophylls d and f // Chemical Physics Letters. — 2021. — Vol. 778. — P. 138792.

58. Song Y., Schubert A., Maret E., Burdick R. K., Dunietz B. D., Geva E., Ogilvie J. P. Vibronic structure of photosynthetic pigments probed by polarized two-dimensional electronic spectroscopy and ab initio calculations // Chemical Science. — 2019. — Vol. 10, № 35. — P. 8143—8153.

59. Reimers J. R., Cai Z.-L., Kobayashi R., Ratsep M., Freiberg A., Krausz E. Assignment of the Q-Bands of the Chlorophylls: Coherence Loss via Qx — Qy Mixing // Scientific Reports. — 2013. — Vol. 3, № 1.

60. Sirohiwal A., Berraud-Pache R., Neese F., Izsak R., Pantazis D. A. Accurate Computation of the Absorption Spectrum of Chlorophyll a with Pair Natural Orbital Coupled Cluster Methods // The Journal of Physical Chemistry B. — 2020. — Vol. 124, № 40. — P. 8761—8771.

61. List N. H., Curutchet C., Knecht S., Mennucci B., Kongsted J. Toward Reliable Prediction of the Energy Ladder in Multichromophoric Systems: A Benchmark Study on the FMO Light-Harvesting Complex // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2013. — Vol. 9, № 11. — P. 4928—4938.

62. Seda J., Burda J. V., Leszczynski J. Study of electronic spectra of free-base porphin and Mg-porphin: Comprehensive comparison of variety of ab initio, DFT, and semiempirical methods // Journal of Computational Chemistry. — 2005. — Vol. 26, № 3. — P. 294—303.

63. Nürnberg D. J, Morton J., Santabarbara S., Telfer A., Joliot P., An-tonaru L .A., Ruban A. V., Cardona T., Krausz E., Boussac A., Fantuzzi A. , Rutherford A. W. Photochemistry beyond the red limit in chlorophyll f -containing photosystems // Science. — 2018. — Vol. 360, № 6394. — P. 1210—1213.

64. Liguori N., Natali A., Croce R. Engineering a pH-Regulated Switch in the Major Light-Harvesting Complex of Plants (LHCII): Proof of Principle // The Journal of Physical Chemistry B. — 2016. — Vol. 120, № 49. — P. 12531—12535.

65. Garab G. Self-assembly and structural-functional flexibility of oxygenic photo-synthetic machineries: personal perspectives // Photosynthesis Research. — 2015. — Vol. 127, № 1. — P. 131—150.

66. Scholes G. D., Fleming G. R., Olaya-Castro A., Grondelle R. van. Lessons from nature about solar light harvesting // Nature Chemistry. — 2011. — Vol. 3, № 10. — P. 763—774.

67. Holt N. E., Kennis J., Dall'Osto L, Bassi R., Fleming G. R. Carotenoid to chlorophyll energy transfer in light harvesting complex II from Arabidop-sis thaliana probed by femtosecond fluorescence upconversion // Chemical Physics Letters. — 2003. — Vol. 379, № 3/4. — P. 305—313.

68. Gradinaru C. C., Stokkum I. H. M. van, Pascal A. A., Grondelle R. van, Amerongen H. van. Identifying the Pathways of Energy Transfer between Carotenoids and Chlorophylls in LHCII and CP29. A Multicolor, Femtosecond Pump-Probe Study // The Journal of Physical Chemistry B. — 2000. — Vol. 104, № 39. — P. 9330—9342.

69. Nicol L, Nawrocki W. J., Croce R. Disentangling the sites of non-photochemical quenching in vascular plants // Nature Plants. — 2019. — Vol. 5, № 11. — P. 1177—1183.

70. Giossi C, Cartaxana P., Cruz S. Photoprotective Role of Neoxanthin in Plants and Algae // Molecules. — 2020. — Vol. 25, № 20. — P. 4617.

71. Latowski D., Kuczynska P., Strzaika K. Xanthophyll cycle - a mechanism protecting plants against oxidative stress // Redox Report. — 2011. — Vol. 16, № 2. — P. 78—90.

72. Park S., Steen C. J., Fischer A. L., Fleming G. R. Snapshot transient absorption spectroscopy: toward in vivo investigations of nonphotochemical quenching mechanisms // Photosynthesis Research. — 2019. — Vol. 141, № 3. — P. 367—376.

73. Liao P.-N, Pillai S., Gust D, Moore T. A., Moore A. L, Walla P. J. Two-Photon Study on the Electronic Interactions between the First Excited Singlet States in Carotenoid-Tetrapyrrole Dyads // The Journal of Physical Chemistry A. — 2011. — Vol. 115, № 16. — P. 4082—4091.

74. Miloslavina Y., Wehner A., Lambrev P. H., Wientjes E., Reus M., Garab G., Croce R., Holzwarth A. R. Far-red fluorescence: A direct spectroscopic marker for LHCII oligomer formation in non-photochemical quenching // FEBS Letters. — 2008. — Vol. 582, № 25/26. — P. 3625—3631.

75. Holt N. E. Carotenoid Cation Formation and the Regulation of Photosyn-thetic Light Harvesting // Science. — 2005. — Vol. 307, № 5708. — P. 433—436.

76. Holleboom C.-P, Walla P. J. The back and forth of energy transfer between carotenoids and chlorophylls and its role in the regulation of light harvesting // Photosynthesis Research. — 2013. — Vol. 119, № 1/2. — P. 215—221.

77. Piela L. The Molecule Subject to Electric or Magnetic Fields // Ideas of Quantum Chemistry. — Elsevier, 2020. — P. 253—335.

78. May V., Kühn O. Interaction of Molecular Systems with Radiation Fields. — Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2011. — P. 191—220.

79. Wagniere G. H. On the Interaction of Light with Molecules: Pathways to the Theoretical Interpretation of Chiroptical Phenomena // Comprehensive Chiroptical Spectroscopy. — John Wiley & Sons, Inc., 2012. — P. 1—34.

80. Ramanan C., Gruber J. M., Maly P., Negretti M., Novoderezhkin V., Krüger T. P., Mancal T., Croce R., van Grondelle R. The Role of Exci-ton Delocalization in the Major Photosynthetic Light-Harvesting Antenna of Plants // Biophysical Journal. — 2015. — Vol. 108, № 5. — P. 1047—1056.

81. Fassioli F., Dinshaw R., Arpin P. C, Scholes G. D. Photosynthetic light harvesting: excitons and coherence // Journal of The Royal Society Interface. — 2014. — Vol. 11, № 92. — P. 20130901.

82. Amerongen H. van, Grondelle R. van, Valkunas L. Photosynthetic Excitons. — WORLD SCIENTIFIC, 2000.

83. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V., Glebov I. O. Calculation of the excited states properties of LH1 complex of Thermochromatium tepidum // Journal of Computational Chemistry. — 2018. — Vol. 39, № 21. — P. 1599—1606.

84. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V., Glebov I. O, Belov A. S, Khokhlov D. V. Ab initio calculation of excitonic Hamiltonian of light-harvesting complex LH1 of Thermochromatium tepidum // Chemical Physics Letters. — 2016. — Vol. 645. — P. 48—52.

85. Müh F., Lindorfer D., Busch M. S. am, Renger T. Towards a structure-based exciton Hamiltonian for the CP29 antenna of photosystem II // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2014. — Vol. 16, № 24. — P. 11848—11863.

86. Rapaport D. C. The Art of Molecular Dynamics Simulation. — Cambridge University Press, 2004.

87. Allinger N. L., Chen K., Lii J.-H. An improved force field (MM4) for saturated hydrocarbons // Journal of Computational Chemistry. — 1996. — Vol. 17, № 5/6. — P. 642—668.

88. Cornell W. D, Cieplak P., Bayly C. I, Gould I. R, Merz K. M, Ferguson D. M., Spellmeyer D. C., Fox T., Caldwell J. W, Kollman P. A. A Second Generation Force Field for the Simulation of Proteins, Nucleic Acids, and Organic Molecules // Journal of the American Chemical Society. — 1995. — Vol. 117, № 19. — P. 5179—5197.

89. Brooks B. R., Bruccoleri R. E., Olafson B. D., States D. J., Swaminathan S., Karplus M. CHARMM: A program for macromolecular energy, minimization, and dynamics calculations // Journal of Computational Chemistry. — 1983. — Vol. 4, № 2. — P. 187—217.

90. Jorgensen W. L, Maxwell D. S., Tirado-Rives J. Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids // Journal of the American Chemical Society. — 1996. — Vol. 118, № 45. — P. 11225—11236.

91. Blasiak B., Bartkowiak W, Gora R. W. An effective potential for Frenkel excitons // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2021. — Vol. 23, № 3. — P. 1923—1935.

92. Glebov I. O, Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Comparison of the Coulomb and non-orthogonal approaches to the construction of the exciton Hamilto-nian // Computational and Theoretical Chemistry. — 2019. — Vol. 1153. — P. 12—18.

93. Lindorfer D., Müh F., Renger T. Origin of non-conservative circular dichro-ism of the CP29 antenna complex of photosystem II // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2017. — Vol. 19, № 11. — P. 7524—7536.

94. Cupellini L., Jurinovich S., Campetella M., Caprasecca S., Guido C. A., Kelly S. M, Gardiner A. T., Cogdell R., Mennucci B. An Ab Initio Description of the Excitonic Properties of LH2 and Their Temperature Dependence // The Journal of Physical Chemistry B. — 2016. — Vol. 120, № 44. — P. 11348—11359.

95. Georgakopoulou S., Grondelle R. van, Zwan G. van der. Explaining the Visible and Near-Infrared Circular Dichroism Spectra of Light-Harvesting 1 Complexes from Purple Bacteria: A Modeling Study // The Journal of Physical Chemistry B. — 2006. — Vol. 110, № 7. — P. 3344—3353.

96. Novoderezhkin V., Monshouwer R., Grondelle R. van. Disordered Exci-ton Model for the Core Light-Harvesting Antenna of Rhodopseudomonas viridis // Biophysical Journal. — 1999. — Vol. 77, № 2. — P. 666—681.

97. Seibt J., Slama V., Mancal T. Optical spectroscopy and system-bath interactions in molecular aggregates with full configuration interaction Frenkel exciton model // Chemical Physics. — 2016. — Vol. 481. — P. 218—230.

98. Ritz T., Hu X., Damjanovic A., Schulten K. Excitons and excitation transfer in the photosynthetic unit of purple bacteria // Journal of Luminescence. — 1998. — Vol. 76/77. — P. 310—321.

99. Hu X., Ritz T., Damjanovic A., Autenrieth F., Schulten K. Photosynthetic apparatus of purple bacteria // Quart. Rev. Biophys. — 2002. —Vol. 35, № 01.

100. Fujimoto K. J. Electronic coupling calculations with transition charges, dipoles, and quadrupoles derived from electrostatic potential fitting // The Journal of Chemical Physics. — 2014. — Vol. 141. — P. 214105—214115.

101. 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. — Vol. 110, № 34. — P. 17268—17281.

102. Biasiak B., Maj M., Cho M., Góra R. W. Distributed Multipolar Expansion Approach to Calculation of Excitation Energy Transfer Couplings // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2015. — Vol. 11, № 7. — P. 3259—3266.

103. Sundstrom E. J., Head-Gordon M. Non-orthogonal configuration interaction for the calculation of multielectron excited states // The Journal of Chemical Physics. — 2014. — Vol. 140, № 11. — P. 114103.

104. Malmqvist P. A. Calculation of transition density matrices by nonunitary orbital transformations // International Journal of Quantum Chemistry. — 1986. — Vol. 30, № 4. — P. 479—494.

105. Piela L. Intermolecular Interactions // Ideas of Quantum Chemistry. — Elsevier, 2020. — P. 337—436.

106. Kenny E. P., Kassal I. Benchmarking Calculations of Excitonic Couplings between Bacteriochlorophylls // The Journal of Physical Chemistry B. — 2015. — Vol. 120, № 1. — P. 25—32.

107. Curutchet C, Mennucci B. Quantum Chemical Studies of Light Harvesting // Chemical Reviews. — 2016. — Vol. 117, № 2. — P. 294—343.

108. Linnanto J., Korppi-Tommola J. Quantum chemical simulation of excited states of chlorophylls, bacteriochlorophylls and their complexes // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2006. — Vol. 8, № 6. — P. 663—687.

109. Saito K., Suzuki T, Ishikita H. Absorption-energy calculations of chlorophyll a and b with an explicit solvent model // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. — 2018. — Vol. 358. — P. 422—431.

110. Alvarado-González M., Flores-Holguin N., Glossman-Mitnik D. Computational Nanochemistry Study of the Molecular Structure and Properties of Chlorophyll a // International Journal of Photoenergy. — 2013. — Vol. 2013. — P. 1—8.

111. Parusel A. B. J., Grimme S. A Theoretical Study of the Excited States of Chlorophyll a and Pheophytina // The Journal of Physical Chemistry B. — 2000. — Vol. 104, № 22. — P. 5395—5398.

112. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Electron-Vibrational Spectra and Dynamics of the Lutein Molecule // The Journal of Physical Chemistry B. — 2020. — Vol. 124, № 28. — P. 5780—5787.

113. Anda A., Hansen T., De Vico L. Multireference Excitation Energies for Bac-teriochlorophylls a within Light Harvesting System 2 // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2016. — Vol. 12, № 3. — P. 1305—1313.

114. Meneghin E, Volpato A., Cupellini L., Bolzonello L., Jurinovich S., Mascoli V., Carbonera D., Mennucci B., Collini E. Coherence in carotenoid-to-chlorophyll energy transfer // Nature Communications. — 2018. — Vol. 9, № 1.

115. Spezia R., Knecht S., Mennucci B. Excited state characterization of carbonyl containing carotenoids: a comparison between single and multireference descriptions // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2017. — Vol. 19, № 26. — P. 17156—17166.

116. Andreussi O, Knecht S., Marian C. M., Kongsted J., Mennucci B. Carotenoids and Light-Harvesting: From DFT/MRCI to the Tamm-Dancoff Approximation // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2015. — Vol. 11, № 2. — P. 655—666.

117. Gotze J. P., Thiel W. TD-DFT and DFT/MRCI study of electronic excitations in Violaxanthin and Zeaxanthin // Chemical Physics. — 2013. — Vol. 415. — P. 247—255.

118. Taffet E. J., Lee B. G., Toa Z. S. D., Pace N., Rumbles G., Southall J., Cogdell R. J., Scholes G. D. Carotenoid Nuclear Reorganization and Interplay of Bright and Dark Excited States // The Journal of Physical Chemistry B. — 2019. — Vol. 123, № 41. — P. 8628—8643.

119. Granovsky A. A. Extended multi-configuration quasi-degenerate perturbation theory: The new approach to multi-state multi-reference perturbation theory // J. Chem. Phys. — 2011. — Vol. 134, № 21. — P. 214113.

120. Helgaker T., J0rgensen P., Olsen J. Orbital Rotations // Molecular Electronic-Structure Theory. — John Wiley & Sons, Ltd, 2014. — P. 80—106.

121. Piela L. Correlation and Anticorrelation of Electronic Motions // Ideas of Quantum Chemistry. — Elsevier, 2020. — P. 81—190.

122. Townsend J., Kirkland J. K., Vogiatzis K. D. Post-Hartree-Fock methods: configuration interaction, many-body perturbation theory, coupled-cluster theory // Mathematical Physics in Theoretical Chemistry. — Elsevier, 2019. — P. 63—117.

123. Helgaker T, J0rgensen P., Olsen J. Configuration-Interaction Theory // Molecular Electronic-Structure Theory. — John Wiley & Sons, Ltd, 2014. — P. 523—597.

124. Helgaker T, J0rgensen P., Olsen J. Multiconfigurational Self-Consistent Field Theory // Molecular Electronic-Structure Theory. — John Wiley & Sons, Ltd, 2014. — P. 598—647.

125. Levy B., Berthier G. Generalized brillouin theorem for multiconfigurational SCF theories // International Journal of Quantum Chemistry. — 1968. — Vol. 2, № 2. — P. 307—319.

126. Levine D. S., Hait D., Tubman N. M., Lehtola S., Whaley K. B., Head-Gordon M. CASSCF with Extremely Large Active Spaces Using the Adaptive Sampling Configuration Interaction Method // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2020. — Vol. 16, № 4. — P. 2340—2354.

127. Shavitt I., Redmon L. T. Quasidegenerate perturbation theories. A canonical van Vleck formalism and its relationship to other approaches // The Journal of Chemical Physics. — 1980. — Vol. 73, № 11. — P. 5711—5717.

128. Angeli C., Borini S., Cestari M., Cimiraglia R. A quasidegenerate formulation of the second order n-electron valence state perturbation theory approach // The Journal of Chemical Physics. — 2004. — Vol. 121, № 9. — P. 4043—4049.

129. Nakano H. Quasidegenerate perturbation theory with multiconfigura-tional self-consistent-field reference functions // The Journal of Chemical Physics. — 1993. — Vol. 99, № 10. — P. 7983—7992.

130. Witek H. A., Choe Y.-K., Finley J. P., Hirao K. Intruder state avoidance mul-tireference M0ller-Plesset perturbation theory // Journal of Computational Chemistry. — 2002. — Vol. 23, № 10. — P. 957—965.

131. Pronk S., Pall S., Schulz R., Larsson P., Bjelkmar P., Apostolov R., Shirts M. R., Smith J. C., Kasson P. M., Spoel D. van der, Hess B., Lindahl E. GROMACS 4.5: a high-throughput and highly parallel open source molecular simulation toolkit // Bioinformatics. — 2013. — Vol. 29, № 7. — P. 845—854.

132. Berendsen H., Spoel D. van der, Drunen R. van. GROMACS: A message-passing parallel molecular dynamics implementation // Computer Physics Communications. — 1995. — Vol. 91, № 1—3. — P. 43—56.

133. Becke A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // The Journal of Chemical Physics. — 1993. — Vol. 98, № 7. — P. 5648—5652.

134. Stephens P. J., Devlin F. J., Chabalowski C. F., Frisch M. J. Ab Initio Calculation of Vibrational Absorption and Circular Dichroism Spectra Using Density Functional Force Fields // The Journal of Physical Chemistry. — 1994. — Vol. 98, № 45. — P. 11623—11627.

135. Rappoport D., Furche F. Property-optimized Gaussian basis sets for molecular response calculations // The Journal of Chemical Physics. — 2010. — Vol. 133, № 13. — P. 134105.

136. Hellweg A., Rappoport D. Development of new auxiliary basis functions of the Karlsruhe segmented contracted basis sets including diffuse basis functions (def2-SVPD, def2-TZVPPD, and def2-QZVPPD) for RI-MP2 and RI-CC calculations // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2015. — Vol. 17, № 2. — P. 1010—1017.

137. Gordon M. S., Freitag M. A., Bandyopadhyay P., Jensen J. H., Kairys V., Stevens W. J. The Effective Fragment Potential Method: A QM-Based MM Approach to Modeling Environmental Effects in Chemistry // The Journal of Physical Chemistry A. — 2001. — Vol. 105, № 2. — P. 293—307.

138. Granovsky A. A. Firefly version 8. — 1997 ; — (accessed July 29, 2021).

139. Schmidt M. W., Baldridge K. K, Boatz J. A, Elbert S. T, Gordon M. S., Jensen J. H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K. A., Su S., Windus T. L., Dupuis M, Montgomery J. A. General atomic and molecular electronic structure system //J. Comput. Chem. — 1993. — Vol. 14, № 11. — P. 1347—1363.

140. Martinez L, Andrade R., Birgin E. G, Martinez J. M. PACKMOL: A package for building initial configurations for molecular dynamics simulations // Journal of Computational Chemistry. — 2009. — Vol. 30, № 13. — P. 2157—2164.

141. Caleman C., Maaren P. J. van, Hong M., Hub J. S., Costa L. T., Spoel D. van der. Force Field Benchmark of Organic Liquids: Density, Enthalpy of Vaporization, Heat Capacities, Surface Tension, Isothermal Compressibility, Volumetric Expansion Coefficient, and Dielectric Constant // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2011. — Vol. 8, № 1. — P. 61—74.

142. Jacquemin D., Perpete E. A., Scalmani G., Frisch M. J., Kobayashi R., Adamo C. Assessment of the efficiency of long-range corrected functionals for some properties of large compounds // The Journal of Chemical Physics. — 2007. — Vol. 126, № 14. — P. 144105.

143. Jacquemin D., Femenias A., Chermette H., Ciofini I., Adamo C., Andre J.-M, Perpete E. A. Assessment of Several Hybrid DFT Functionals for the Evaluation of Bond Length Alternation of Increasingly Long Oligomers // The Journal of Physical Chemistry A. — 2006. — Vol. 110, № 17. — P. 5952—5959.

144. Zhang X., Zhang Y, Jiang J. Infrared spectra of metal-free, ^',^-dideuterio, and magnesium porphyrins: density functional calculations // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. — 2005. — Vol. 61, № 11/12. — P. 2576—2583.

145. Wang R., Parameswaran S., Hastings G. Density functional theory based calculations of the vibrational properties of chlorophyll-a // Vibrational Spectroscopy. — 2007. — Vol. 44, № 2. — P. 357—368.

146. Zhang L, Silva D.-A., Yan Y, Huang X. Force field development for cofactors in the photosystem II // Journal of Computational Chemistry. — 2012. — Vol. 33, № 25. — P. 1969—1980.

147. Novoderezhkin V. I., Palacios M. A., Amerongen H. van, Grondelle R. van. Excitation Dynamics in the LHCII Complex of Higher Plants: Modeling Based on the 2.72 A Crystal Structure // The Journal of Physical Chemistry B. — 2005. — Vol. 109, № 20. — P. 10493—10504.

148. Müh F., Madjet M. E.-A, Renger T . Structure-Based Identification of Energy Sinks in Plant Light-Harvesting Complex II // The Journal of Physical Chemistry B. — 2010. — Vol. 114, № 42. — P. 13517—13535.

149. Козлов М. И., Поддубный В. В. Пути переноса энергии между хромофорами фотоантенны LHCII // Фундаментальные основы атомистического многомасштабного моделирования. — Новый Афон, Абхазия, 2018. — С. 14—14.

150. Поддубный В. В., Козлов М. И. Влияние белкового окружения на динамику S2 — Si внутренней конверсии лютеина в комплексе LHCII растений // XXI зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии. — Санкт-Петербург, Россия, 2020. — С. 174—174.

151. Kozlov M. I., Poddubnyy V. V. Influence of vibrations of conjugated bonds of lutein on the energy transfer rate in LHCII // Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability. — Saint Petersburg, Russia, 2019. — P. 72—72.

152. Поддубный В. В., Козлов М. И. Влияние движения лютеина на нефотохимическое тушение флуоресценции в комплексе LHCII растений // VII Всероссийская конференция по структуре и энергетике молекул. — Иваново, Россия, 2018. — С. 58—58.

153. Glebov I. O, Kozlov M. I. Non-empirical calculations of spectrum line broadening and quantum transition dynamics in photosynthetic complexes LH1-RC of Thermochromatium tepidum // FEBS Congress. — Prague, Czech Republic, 2018. — P. 453—453.

Список рисунков

1.1 Схематическое изображение первичных процессов кислородного фотосинтеза..................................................................11

1.2 Структура суперкомплекса ЬИСИ-РБИ зелёных водорослей............13

1.3 Структура комплекса ЬЫСИ высших растений..........................14

1.4 Спектры поглощения каротиноидов........................................16

1.5 Спектры поглощения хлорофиллов........................................17

1.6 Структуры хлорофиллов а и Ь..............................................18

1.7 Спектры комплекса ЬЫСИ..................................................20

1.8 Схематическое изображение базисных состояний в методе СЛ88СР/ХМСдЭРТ2......................................................44

3.1 Сравнение расчётных и экспериментальных спектров комплекса

ЬЫС11..........................................................................59

3.2 Изображение пары ЬИТ620-СЬЛ612......................................62

3.3 Градиенты энергий перехода лютеина....................................69

3.4 Зависимость параметров от частоты колебаний ша для лютеина

в растворе в диэтиловом эфире ...................... 69

3.5 Схема расчёта уширений.......................... 73

3.6 Сравнение расчётных и экспериментальных спектров раствора лютеина в диэтиловом эфире....................... 74

3.7 Сравнение расчётных спектров лютеина в диэтиловом эфире и в белковом окружении............................ 74

3.8 Сравнение расчётных и экспериментальных спектров комплекса

ЬЫС11..................................... 77

3.9 Константы скорости «распада» состояний 51 лютеина с различной колебательной энергией........................... 86

Список таблиц

1 Результаты расчётов энергий и дипольных моментов перехода лютеина методом SA3-CASSCF...................... 64

2 Сравнение энергий и дипольных моментов перехода лютеина в растворе и в комплексе LHCII, полученных с использованием

разных активных пространств и сдвигов знаменателя £........ 65

3 Энергии взаимодействий в см-1 электронных плотностей перехода

S0 ^ Qy хлорофиллов а..........................111

4 Энергии взаимодействий в см-1 электронных плотностей перехода

So ^ Si каротиноидов и S0 ^ Qx хлорофиллов.............113

Приложение А Энергии взаимодействий хлорофиллов a

В комплексе LHCII хлорофиллы a разбиты на три кластера, внутри которых имеются сильные взаимодействия, а между ними — слабые, из-за этого при поглощении света после установления равновесия образуются локализованные возбуждённые состояния. Первая группа включает хлорофиллы CLA602, CLA603 и CLA604; вторая группа — CLA610, CLA611 и CLA612; третья группа — CLA613 и CLA614. В таблицах ниже приведены элементы экситонного гамильтониана, равные энергии взаимодействий электронных плотностей перехода S0 ^ Qy хлорофиллов a.

Таблица 3 — Энергии взаимодействий в см-1 электронных плотностей

перехода So ^ Qy хлорофиллов a.

CLA CLA602 CLA603 CLA604

CLA602 15763 43 -7

CLA603 43 15910 2

CLA604 -7 2 16056

CLA610 8 -11 -3

CLA611 -2 -1 5

CLA612 -19 2 5

CLA613 3 4 -3

CLA614 -3 -11 6

CLA CLA610 CLA611 CLA612

CLA602 8 -2 -19

CLA603 -11 -1 2

CLA604 -3 5 5

CLA610 15758 33 18

CLA611 33 15699 -291

CLA612 18 -291 15833

CLA613 -7 -5 -4

CLA614 1 1 -1

продолжение на следующей странице

Энергии взаимодействий в см-1 электронных плотностей перехода 50 ^

хлорофиллов а (продолжение).

СЬЛ СЬЛ613 СЬЛ614

СЬЛ602 3 -3

СЬЛ603 4 -11

СЬЛ604 -3 6

СЬЛ610 -7 1

СЬЛ611 -5 1

СЬЛ612 -4 -1

СЬЛ613 15751 -65

СЬЛ614 -65 15933

Приложение Б Энергии взаимодействий каротиноидов и хлорофиллов

Согласно теории Фёрстера, скорость переноса энергии между хромофорами пропорциональная интегралу перекрывания спектров участников переноса и квадрату энергии их взаимодействия. Из-за того, что в комплексе LHCII все хлорофиллы имеют примерно одинаковые энергии перехода, как и каротинои-ды, то для любой пары каротиноид-хлорофилл интеграл перекрывания будет примерно один и тот же. Поэтому скорость переноса энергии с хлорофилла на «темновое» состояние каротиноидов будет в первую очередь определяться энергией взаимодействия электронных плотностей. Элементы экситонного гамильтониана, описывающие взаимодействие плотностей перехода S0 ^ S1 каротиноидов и S0 ^ Qx хлорофиллов приведены в таблице ниже.

Таблица 4 — Энергии взаимодействий в см-1 электронных плотностей перехода S0 ^ S1 каротиноидов и S0 ^ Qx хлорофиллов.

LUT620 LUT621 XAT622 NEX623

CLA602 -0,1 -5,7 0,5 0,0

CLA603 0,2 0,6 -0,1 -0,3

CLA604 -0,7 -7,1 0,2 0,9

CLA610 -2,4 -0,6 0,0 -0,6

CLA611 1,7 0,2 0,1 0,0

CLA612 -23.9 -3,1 -0,2 -0,1

CLA613 -0,2 2,2 5,9 0,0

CLA614 -0,2 -0,8 -2,0 0,0

CHL601 -0,5 -1,3 -2,5 0,0

CHL605 0,1 0,9 0,1 0,4

CHL606 -0,5 -3,1 -0,1 1,9

CHL607 0,1 -3,0 0,4 0,0

CHL608 0,2 -1,5 -0,1 -5,7

CHL609 0,1 2,3 0,0 -0,1