Dynamik der Fluoreszenz aus photosynthetischen Reaktionszentren und grün fluoreszierendem Protein (GFP): Untersuchung ultraschneller Energie-, Elektron- und Protontransferprozesse
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Utz, Wiss.
1998
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| Series: | Physikalische Chemie
|
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| Item Description: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 1998 |
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INHALTSVERZEICHNIS
A
BKUERZUNGEN
.
,V
A
BBILDUNGSVERZEICHNIS
.
VN
TABB!
J.ENVERZEICI
INIS
.
X
1.
E
INLEITUNG
.
1
1.1
UEBERBLICK
.
1
1.2
DAS
REAKTIONSZENTRUM
DER
BAKTERIELLEN
PHOTOSYNTHESE
.
2
1.2.1
BIOLOGISCHE
BEDEUTUNG
.
2
1.2.2
STRUKTUR
.
3
1.2.3
LADUNGSTRENNUNG
IM
REAKTIONSZENTRUM
.
4
1.2.4
UNTERSUCHUNGEN
DIESER
ARBEIT
.
5
1.3
DAS
GRUEN
FLUORESZIERENDE
PROTEIN
.
7
1.3.1
BIOLOGISCHE
BEDEUTUNG
.
7
1.3.2
STRUKTUR
.
8
1.3.3
UNTERSUCHUNGEN
DIESER
ARBEIT
.
10
2.
E
XPERIMENTEIXE
M
ETHODEN
.
11
2.1
MESSPRINZIPIEN
DER
ZEITAUFGELOESTEN
FLUORESZENZSPEKTROSKOPIE
.
11
2.2
ANREGUNGSLASERSYSTEM
.
12
2.3
ZEITAUFGELOESTES
PHOTONENZAEHLEN
.
13
2.4
STREAKKAMERA
.
16
2.5
FLUORESZENZAUFKONVERSION
.
20
2.5.1
MESSPRINZIP
AUFKONVERSION
.
20
2.5.2
SUMMENFREQUENZERZEUGUNG
.
21
2.5.3
EXPERIMENTELLER
AUFBAU
.
24
2.5.4
SIGNALVERARBEITUNG
.
27
2.5.5
DURCHFUEHRUNG
DER
MESSUNGEN
.
29
2.6
TEMPERIERUNG
UND
PROBENHALTER
.
30
2.6.1
TEMPERATURSTEUERUNG
.
30
2.6.2
PROBENHALTER
.
31
2.7
AUSWERTUNG
.
32
2.7.1
DIE
APPARATEFUNKTION
.
32
2.7.2
DATENANALYSE
DURCH
NUMERISCHE
ANPASSUNG
.
33
3.
T
HEORIEN
ZU
UE
BERGANGSRATEN
AUS
ANGEREGTEN
Z
USTANDEN
.
35
3.1
ENERGIETRANSFER
.
35
3.1.1
FOERSTER-ENERGIETRANSFER
(DIPOL-DIPOL-WECHSELWIRKUNG)
.
35
3.1.2
DEXTER-ENERGIETRANSFER
(WECHSELWIRKUNG
UEBER
ELEKTRONENAUSTAUSCH)
.
35
II
INHALTS
VERZEICHNIS
3.2
ELEKTTONTRANSFER
.
36
3.2.1
RATE
DES
ELEKTRONTRANSFERS
.
36
3
2
1.1
NICHTADIABATISCHER
HLEKTRONTRANSFER.
.
37
3.2
1.2
ADIABATISCHER
ELEKTRONTRANSFER
.
37
3.2.2
DER
FRANCK-CONDON-FAKTOR
.
38
3.2.2.1
DIE
SINGLE-MODE-NAHERUNG
.
38
3.2.2
2
DIE
MULTI-MODE-NAHERUNG
.
40
3.2.3
DIE
ELEKTRONISCHE
KOPPLUNG
.
42
3
2.3.1
DIE
DIREKTE
KOPPLUNG
.
42
3.2.3.2
DIE
KOPPLUNG
UEBER
SUPEREXCHANGE
.
44
3.3
PROTONTRANSFER
.
45
3.3.1
UEBERBLICK
.
45
3.3.2
SEMI-KLASSISCHE
BESCHREIBUNG
.
45
3.3.3
TUNNELEFFEKT
BEIM
PROTON
.
48
3.3.4
SEKUNDAERE
ISOTOPENEFFEKTE
.
49
3.3.5
DER
FOERSTERZYKLUS
.
49
3.4
INNERE
KONVERSION
.
51
3.4.1
ENERGIELUECKENGESETZ
.
51
3.4.2
VERSTAERKTE
INNERE
KONVERSION
BEI
PHOTOISOMERISIERUNG
.
51
3.5
FLUORESZENZ
.
52
3.5.1
STRAHLENDE
LEBENSDAUER
.
52
3.5.2
QUANTENAUSBEUTE
UND
UEBERGANGSWAHRSCHEINLICHKEIT
.
53
3.5.3
VERZOEGERTE
FLUORESZENZ
.
54
3.5.4
ANISOTROPIE
DER
FLUORESZENZ
.
55
4.
U
NTERSUCHUNGEN
ZUR
BAKTERIEI
J
.
EN
P
I
IOTOSYNTHESE
.
56
4.1
PROBENPRAEPARATION
.
56
4.2
LEBENSDAUER
VON
ANGEREGTEN
ZUSTAENDEN
TRANSTNETALLIERTER
BAKTERIOCHLOROPHYLLE
.
57
4.2.1
ERGEBNISSE
AUS
DER
ZEITAUFGELOESTEN
FLUORESZENZ
.
57
4.2.2
DISKUSSION
.
62
4.3
MESSUNGEN
AN
REAKTIONSZENTREN
.
64
4.3.1
UEBERSICHT
.
64
4.3.2
STATIONAERE
SPEKTREN
.
66
4.3.3
ZEITAUFGELOESTE
FLUORESZENZ
DER
MONOMEREN
BAKTERIOCHLOROPHYLLE
B
\
UND
B
B
.
66
4.3.4
ZEITAUFGELOESTE
FLUORESZENZ
DES
DIMERS
P
.
70
4.3
4.1
N
IIB
-RC
-
ABHAENGIGKEIT
DES
FLUORESZENZZERFALLS
VON
DER
ANREGUNGSWELLENLANGE70
4.3.4.2
VERGLEICH
VON
TRANSMETALLIERTEN
UND
NATIVEN
REAKTIONSZENTREN
.
75
4.3.4.3
VINYL-REAKTIONSZENTREN
.78
4.4
DISKUSSION DES
ENERGIETRANSFER
ZUM
PRIMAEREN
DONOR
DES
REAKTIONSZENTRUMS81
4.4.1
ENERGIETRANSFER
IM
NI
\
B
-RC
.
81
4.4.2
ENERGJETRANSFER
IM
NI
\-RC
.
83
4.4.3
ENERGIETRANSFER
IN
DEN
NATIVEN
RC
.
83
4.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
ZUM
ENERGIETRANSFER
.
88
I
NHALB
VERZEICHNIS
III
4.5
DISKUSSION
DER
PRIMAEREN
LADUNGSTRENNUNG
IN
NATIVEN
UND
CHEMISCH
MODIFIZIERTEN
REAKTIONSZENTREN
.
88
4.5.1
QUANTIFIZIERUNG
DER
INNEREN
KONVERSION
AUS
DEM
ANGEREGTEN
DIMER
.
89
4.5.2
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
IM
AKTIVIETUNGSLOSEN
UND
INVERTIERTEN
BEREICH
.
90
4.5.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
IM
AKTIVIERTEN
BEREICH
-
MECHANISMUSWECHSEL
ZUM
SUPEREXCHANGE
.
91
4.5.4
ABHAENGIGKEIT
DER
TRANSFERRATE
VON
DER
FREIEN
REAKTIONSENTHALPIE
.
93
4.5.5
NACHWEIS
DER
DIREKTEN
BETEILIGUNG
DES
ZUSTANDS
P*B
AN
DER
LADUNGSTRENNUNG97
4.5.6
HETEROGENITAET
DER
SCHNELLEN
LADUNGSTRENNUNG
.
98
4.5.7
ZUSAMMENFASSUNG
ZUM
ELEKTRONTRANSFER
.
98
4.6
LANGSAME
LADUNGSTRENNUNG
EINER
MINORITAET
MANIFESTIERT
DURCH
MITTLERE
FLUORESZENZKOMPONENTEN
.
99
4.6.1
EINLEITUNG
.
99
4.6.2
CHINONHALTIGE
UND
-BEFREITE
REAKTIONSZENTREN
IM
VERGLEICH
.
100
4.6.2.1
MESSERGEBNISSE
.
100
4.6.2.2
UNTERSCHEIDUNG
ZWISCHEN
PROMPTER
UND
VERZOEGERTER
FLUORESZENZ
-
URSPRUNG DER
MITTLEREN
FLUORESZENZKOMPONENTEN
.
102
4.6.3
SPEKTRALE
CHARAKTERISIERUNG
DER
MINORITAET
.
105
4.6.3
1
ABHAENGIGKEIT
DER
ZEITAUFGELOESTEN
FLUORESZENZ
VON
DER
ANREGUNGSWELLENLAENGE.
105
4.6.3.2
DISKUSSION
DER
WELLENLANGENABHANGIGKEITEN
IN
QA-HALTIGEN
REAKTIONSZENTREN
.108
4.6.3.3
VERGLEICH
MIT
QVBEFREITEN
REAKTIONSZENTREN
.
109
4.6.4
ZUSAMMENFASSUNG
.
110
5.
PROTON1RANSFER
IM
ELEKTRONISCH
ANGEREGTEN
GRUEN
F
LUORESZIERENDEN
P
ROTEIN
(GFP)
.
111
5.1
PROBENPRAEPARATION
.
111
5.1.1
KLONIERUNG
UND
MUTATION
DER
DNA
.
111
5.1.2
PROTEINSYNTHESE
UND
AUFREINIGUNG
.
112
5.2
MESSUNGEN
AM
NATIVEN
GFP
.
112
5.2.1
SPEKTRALE
CHARAKTERISIERUNG
.
112
5.2.1.1
SPEKTREN
BEI
RAUMTEMPERATUR
.
112
5.2.1.2
EINFLUSS
VON
KRYOPROTEKTOREN
.
114
5.2.1.3
TIEFTEMPERATURSPEKTREN
.
116
5.2.2
FLUORESZENZDYNAMIK
.
116
5.2.2.1
ZELTAUFGELOSTE
FLUORESZENZ
BEI
RAUMTEMPERATUR
.
116
5.2.2.2
ZEITAUFGELOSTE
FLUORESZENZ
BEI
TIEFTEMPERATUR
.
119
5.2.2.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DER
DEPROTOMERUNGSRATE
.
121
5.3
MESSUNGEN
AN
MUTANTEN
.
124
5.3.1
BLAUE
MUTANTE
BFP11
.
124
5.3.2
ROTVERSCHOBENE
MUTANTE
RSGFP8
.
127
5.3.3
ROTVERSCHOBENE
MUTANTE
RSGFP8/T203Y
.
129
5
3.3.1
MESSUNGEN
BEI
RAUMTEMPERATUR
.
129
5.3.3
2
FLUORESZENZDYNAMIK
BEI
80
K
UND
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DER
RI
I*
IXIBENSDAUER
.
131
5.3.4
WEITERE
MUTANTEN
.
133
5.3.4.1
ROTVERSCHOBENE
MUTANTE
RSGFP8/Q94A
.
133
5.3.4.2
ENERGIETRANSFER-MUTANTE
.
133
IV
BTBAFA
VERZEICHNIS
5.4
DISKUSSION
.
134
5.4.1
DER
FOERSTERZYKLUS
IM
GFP
.
134
5.4.1.1
DER
CHROMOPHOR
IM
ANGEREGTEN
ZUSTAND
ALS
PROTONDONOR
-
EINLEITUNG
.
134
5.4.1.2
GRUNDZUSTANDSGLEICHGEWICHT
ZWISCHEN
RH
UND
R
.
135
5.4.1.3
STATIONAERE
SPEKTREN
BEI
HOCH
UND
TIEFTEMPERATUR
.
136
5.4.1.4
HINWEISE
AUF
EINE
PHOTOCHEMISCHE
REAKTION
(PROTONTRANSFER)
DURCH
ZEITAUFGELOESTE
FLUORESZENZMESSUNGEN
AM
WUED-TYP
.
137
5.4.1.5
BLAUE
UND
ROTVERSCHOBENE
MUTANTEN
ALS
EXTREME
IM
DEPROTONIERUNGSGLEICHGEWICHT
.
138
5.4.1.6
DISKUSSION
IM
RAHMEN
DER
STRUKTURDATEN
.
141
5.4.1.7
ERGAENZENDE
SCHLUSSFOLGERUNGEN
AUS
DEN
SPEKTROSKOPISCHEN
DATEN
.
142
5.4
1
8
ABSCHAETZUNG
ZUSAETZLICHER
UEBERGANGSRATEN
IM
FOERSTERZYKLUS
.
143
5.4.2
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
PROTONTRANSFERS
UND
ISOTOPENEFFEKT
.
144
5.4.2.1
IDENTIFIKATION
DER
DEPROTONIERUNGSRATEN
.
144
5.4.2.2
ISOTOPENEFFEKT
.
145
5.4.2.3
QUANTITATIVE
ANALYSE
.
146
5
4
2
4
ZUSAMMENFASSUNG
.
147
5.4.3
ENERGIEVERLUST
IN
DER
YYSTUMMEN
"
MUTANTE
RSGFP8/T203Y
.
147
5.4.3.1
URSACHE
DES
ENERGIEVERLUSTS
.
147
5.4.3.2
QUANTIFIZIERUNG
DER
RATEN
BEI
RAUMTEMPERATUR
.
149
5.4.3.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
UND
ENERGETIK
.
150
5.4.3.4
INNERE
KONVERSION IM
GFP
-
ZUSAMMENFASSUNG
.
152
6.
Z
USAMMENFASSUNG
.
153
L
ITHRATURVERZEICI
INIS
.
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