Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов Михайлюк Игорь Константинович

Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов
<
Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Михайлюк Игорь Константинович. Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 03.00.02 : Москва, 2003 190 c. РГБ ОД, 61:04-1/121-0

Введение к работе

Актуальность темы.

Фотосинтез является одним из наиболее важных процессов в биосфере Земли. Растения и различные фотосинтезирующие бактерии обладают способностью эффективно преобразовывать и запасать солнечную энергию в форме энергии химических связей органических соединений. Изучение этого жизненно важного процесса, являющегося основным источником кислорода и органических веществ для всех живых организмов, представляет собой одну из актуальных задач биофизики и биохимии.

Наиболее просто фотосинтетический аппарат устроен у пурпурных

бактерий, являющихся классическим объектом исследований фотосинтеза. В

структуре фотосинтетического аппарата этих бактерий можно выделить две

основные части - реакционный центр (РЦ) и светособирающую антенну. РЦ и

антенна представляют собой сложные пигмент-белковые комплексы (ПБК)

высокого молекулярного веса, располагающиеся во внутренних мембранах

клетки. В РЦ происходит преобразование энергии из физической формы

синглетного возбужденого состояния в химическую форму разделённых зарядов

разного знака. Основная функция светособирающей антенны заключается в

поглощении квантов света и передаче энергии возбуждения в РЦ. Наличие

антенны позволяет увеличить светосбор РЦ и согласовать скорость поглощения

квантов света со скоростью преобразования их энергии в системе. Для работы

фотосинтетического аппарата характерна очень высокая эффективность (по

крайней мере, на первичных стадиях). Около 90% возбужденных состояний,

возникающих в антенне при поглощении квантов света, попадает в РЦ.

Эффективность преобразования энергии в РЦ ещё выше и составляет почти

100% при разделении зарядов. Столь эффективное преобразование солнечной

энергии давно привлекает внимание учёных. Очевидно, что эффективная работа

фотосинтетического аппарата достигается благодаря согласованной работе

светособирающей антенны и РЦ. В связи с этим изучение структурных и

функциональных свойств фотосинтетических пигмент-белковых комплексов, в

частности их спектральных свойств, является важнейшей проблемой при

исследовании первичных процессов фотосинтеза. Для построения

количественных спектрально-кинетических моделей переноса энергии в антенне и

от антенны к РЦ необходимо знание тонкой структуры оптических спектров

изучаемых комплексов. ] ЮС, НАЦИОНАЛЬНАЯ I

| БИБЛИОТЕКА I

2 Одним из широко применяемых способов выявления тонкой структуры оптических спектров является метод производной спектроскопии. Но, несмотря на возрастающий интерес исследователей к производной спектроскопии, за последнее время появилось очень мало работ, направленных на развитие этого метода. Редко в современных публикациях обсуждается и вопрос об искажениях производных спектров, вносимых различными процедурами получения производных, хотя такие искажения могут привести к неверной интерпретации результатов. Столь же редко публикуются работы, авторы которых используют производные оптических спектров высокого (четвёртого и выше) порядка. С другой стороны, появление персональных компьютеров и бурный рост их производительности в 90-е годы привели к появлению совершенно новых возможностей для применения вычислительных методов в обычной лабораторной практике. Следовательно развитие одного из самых эффективных методов анализа оптических спектров - метода производной спектроскопии - может представлять значительный интерес для широкого круга исследователей в области биофизики и биохимии.

Цели и задачи диссертационной работы.

Целью диссертационной работы являлась разработка методов производной спектроскопии высокого порядка и применение разработанных методов для выявления тонкой структуры оптических спектров важнейших фотосинтетических объектов.

В диссертационной работе решались следующие задачи: 1. Разработка методов производной спектроскопии для анализа оптических спектров:

метода получения неискажённых производных оптических спектров;

метода разложения спектров на полосы по исходному спектру и набору его производных;

метода определения концентрации одного из компонентов многокомпонентной сильно рассеивающей смеси с помощью абсорбционной производной спектроскопии высокого порядка;

методов вычитания фона в одномерных (двумерных) массивах экспериментальных данных с помощью анализирующей окружности (сферы) и с помощью производной спектроскопии.

  1. Создание программного пакета, позволяющего реализовать на персональном компьютере методы обработки экспериментальных спектров, описанные в первом пункте.

  2. Определение набора полос стандартной формы необходимого для аппроксимации Qy-полосы поглощения (бактерио)хлорофилла и её производных.

  3. Определение тонкой структуры спектров оптического поглощения различных фотосинтетических ПБК- основного светособирающего комплекса высших растений (LHC II); периферического светособирающего комплекса (LH2) и реакционного центра из различных пурпурных бактерий.

Научная новизна.

Разработаны новые методы производной спектроскопии для анализа оптических спектров: метод получения неискажённых производных оптических спектров, метод разложения спектров на полосы по исходному спектру и набору его производных, метод определения концентрации одного из компонентов многокомпонентной сильно рассеивающей смеси с помощью абсорбционной производной спектроскопии высокого порядка, метод вычитания фона в одномерных (двумерных) массивах экспериментальных данных с помощью анализирующей окружности (сферы), метод вычитания фона с помощью производной спектроскопии. Определена тонкая структура спектров поглощения ряда фотосинтетических ПБК с помощью метода разложения спектров на полосы по исходному спектру и набору его производных. Для пигмент-белковых комплексов пурпурных бактерий оценены физические характеристики комплексов (диагональный беспорядок для кольца В850 комплекса LH2 и электрохромный сдвиг мономерного бактериохлорофилла РЦ) на основании полученных численных параметров (положения максимумов, амплитуды и ширины) спектральных компонентов спектров поглощения.

Практическая значимость.

Разработанные методы производной спектроскопии имеют существенное практическое значение для широкого круга исследований в области биофизики и биохимии, так как их применение расширяет возможности спектрального анализа.

Полученные параметры спектральных компонентов спектров поглощения ряда фотосинтетических ПБК могут быть использованы для проверки

4 существующих теоретических моделей, описывающих спектрально-кинетические свойства ПБК.

Личный вклад.

Все основные результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Постановка задач исследований и интерпретация полученных результатов осуществлялись автором совместно с научным руководителем - доктором физ. - мат. наук А. П. Разживиным.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы были представлены на конференции ММТТ-2000 (Москва); конференции ICONO-2001 (Минск); конференции Ломоносов-2001 (Москва); III Съезде фотобиологов России (Воронеж-2001); на научных семинарах в НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского, на кафедре биофизики Биологического факультета МГУ и в Институте нелинейной оптики и импульсной спектроскопии им. Макса Борна (Берлин).

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем диссертации.

Похожие диссертации на Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов