Fluorescence excitation spectra of photosynthetic antennae

Abstract

The aim of this thesis is to offer a brief overview of energetic transfer taking place in photosynthetic antenna systems by studying an example antenna and trying to simulate its behavior. Utilising modern literature, we describe the structure of photosynthetic antenna systems, their properties and the methods used to study them. We follow this by proposing a model of the kinetics of ener- getic states in the studied system. The theoretical section is followed by analysis of measured absorption and fluorescence excitation spectra of the actual chloro- phyll + carotenoid dimers with use of OriginPro2020 and Python3. With this knowledge, we have developed a simulation to fit our model to the experimental values. We utilize the Quantarhei Python3 package to calculate the absorption spectra and the FES spectrum is constructed by solving a system of differential equations proposed from the kinetics model and fitting the measured data. From there, we extract the efficiency of energy transfer in the dimer.

Cílem této práce je poskytnout stručný přehled o přenosu energie probíhajícího ve fotosyntetických anténních systémech na příkladové anténě a pokusit se simulovat její chování. S využitím moderní literatury je popsána struktura fotosyntetických anténních systémů, jejich vlastnosti a metody používané k jejich studiu. Následně je navržen model kinetiky energetických stavů ve studovaném systému. Po teoretické části následuje analýza naměřených absorpčních a fluorescenčních excitačních spekter skutečných chlorofyl + karotenoid dimerů s využitím programu OriginPro2020 a Python3. S těmito poznatky je vytvořena simulace, která má odpovídat naměřeným hodnotám z experimentu. K výpočtu absorpce je využit balíček Quantarhei Python3. Pro FES je spektrum spočítáno řešením systému diferenciálních rovnic vycházejících z kinetického modelu a následovným dosazením naměřených dat. Z těchto spekter je následně získána účinnost přenosu energie v dimeru.