4 Přenos energie ve FS

Podobné dokumenty
Fluorescenční rezonanční přenos energie

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

7 Fluorescence chlorofylu in vivo

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

Barevné principy absorpce a fluorescence

Spektrometrické metody. Luminiscenční spektroskopie

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

12. Zhášení fluorescence

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

1- Úvod do fotosyntézy

Molekuly 2. Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem. Hybridizace. Hybridizace sp 3. Hybridizace

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Hamiltonián popisující atom vodíku ve vnějším magnetickém poli:

Teorie Molekulových Orbitalů (MO)

Interakce fluoroforu se solventem

Fotosyntéza. Ondřej Prášil

aneb Fluorescence chlorofylu jako indikátor stresu

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Elektronový obal atomu

Vybrané spektroskopické metody

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Barevné principy absorpce a fluorescence

Barevné hry se světlem - co nám mohou říci o biomolekulách?

Elektronová a absorpční spektroskopie, Vibrační spektroskopie (absorpční a Ramanova rozptylu)

Försterův rezonanční přenos energie (FRET)

6. Metody molekulové spektroskopie spektrofotometrie, luminiscenční metody

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

Energetický metabolismus rostlin. respirace

Born-Oppenheimerova aproximace

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

Symetrie Platonovská tělesa

(Návod k praktiku) Produkty. I.typ II.typ. X 1 Σ + g nm nm. Kyslík

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Symetrie Platonovská tělesa

Fyziologie rostlin. 9. Fotosyntéza část 1. Primární fáze fotosyntézy. Alena Dostálová, Ph.D. Pedagogická fakulta ZČU, letní semestr 2013/2014

7. Měření fluorescence při excitaci kontinuálním světlem ( steady-state )

Anizotropie fluorescence

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Světlosběrné systémy fotosyntetických organismů Tomáš Polívka

Atom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =

Od kvantové mechaniky k chemii

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

13. Spektroskopie základní pojmy

1. Principy fluorescenční spektroskopie

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie. UV-vis oblast. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

Fotosyntéza Světelné reakce. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

Jiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

Přednáška 4. Úvod do fyziky plazmatu : základní charakteristiky plazmatu, plazma v elektrickém vf plazma. Doutnavý výboj : oblasti výboje

FRET FRET. FRET: schéma. Základní vztahy. Základní vztahy. Fluorescence Resonance Energy Transfer

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

Doporučená literatura

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Mezimolekulové interakce

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

Barva produkovaná vibracemi a rotacemi

ENERGETICKÉ INTERAKCE DONOR-AKCEPTOROVÝCH PÁRŮ PRO PŘEMĚNU SLUNEČNÍ ENERGIE

Nekovalentní interakce

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

elektrony v pevné látce verze 1. prosince 2016

Nekovalentní interakce

10A1_IR spektroskopie

sekundy Femtosekundová spektroskopie, aneb

Struktura a vlastnosti kovů I.

Struktura atomů a molekul

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Teorie chemické vazby a molekulární geometrie Molekulární geometrie VSEPR

Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek

Fluorescence (luminiscence)

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Elektronový obal atomu

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Fotosyntéza světelná fáze. VY_32_INOVACE_Ch0214.

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

Zeemanův jev. Michael Jirásek; Jan Vejmola Gymnázium Český Brod, Vítězná 616 SPŠE V Úžlabině 320, Praha 10

V nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/VIS OBLASTI SPEKTRA

Absorpční fotometrie

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Orbitaly, VSEPR 1 / 18

E g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

Barevné hry se světlem - co nám mohou říci o biomolekulách?

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Orbitaly, VSEPR. Zdeněk Moravec, 16. listopadu / 21

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Opakování

DIPLOMOVÁ PRÁCE. Petr Pospí²il. Samoorganizace a p enos excita ní energie v bakteriochlorofylových agregátech

Elektronový obal atomu

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

přičemž předpokládáme A malé, U zahrnuje coulombické členy. Když roznásobíme závorku, p 2 reprezentuje kinetickou energii nabitých částic, člen

Transkript:

4 Přenos energie ve FS Petr Ilík KF a CH, PřF UP Přenos energie (excitace) do C - 1-1 molekula chl je i při vysoké ozářenosti excitována max. 10x za sekundu neefektivní pro C - nténní systém s mnoha pigmenty - zvýšení účinnosti fungování C 1

Přenos energie (excitace) do C - - typický přenos energie do C: S 1 () S 1 () - přenos energie po spádnici: hladina S 1 () je výše než S 1 () - deexcitace molekuly je spojena ( coupled ) s excitací molekuly Mechanismus přenosu energie ve FS - ezonanční přenos energie pohyb elektronů ve valenčních orbitalech pigmentu po absorpci (v excitovaném stavu) vede k periodické změně elektrického dipólového momentu excitované molekuly (oscilace), tyto oscilace ovlivňují pohyb elektronů ve valenčních orbitalech sousedního pigmentu analogie absorpce světla (oscilující vektor E fotonu způsobí oscilace elektronů ve valenční sféře pigmentu) či přenos mechanických kmitů z oscilátoru na oscilátor přes pružinu - odvození - kvantová fyzika (dipol dipolová interakce molekul a ) výsledek: Induktivně rezonanční přenos (FET, Förster (Fluorescence) esonance ET) - i na vetší vzdálenosti mezi molekulami - spin () = spin *(*) S S přenos Př.: singlet-singletní přenos mezi chlorofyly dvou navazujících proteinů Výměnně rezonanční přenos - nutná blízkost molekul (překryv elektronových vlnových funkcí analog chem. vazby) - cca 10x rychlejší než Försterův přenos, - spin *() = spin *() S S i T - T přenos Př.: triplet-tripletní přenos energie z chl na karotenoidy uvnitř jednoho proteinu, singlet-singletní přenos mezi chlorofyly uvnitř jednoho proteinu (např. LHC)

Försterův mechanismus přenosu energie - 1 - ychlostní konstanta (k T dd ) přenosu energie z molekuly (donoru) na (akceptor) (při uvažování dipól-dipólové interakce) je nepřímo úměrná 6. mocnině vzdálenosti mezi a (r) : - τ D0 doba života * bez účasti - 0 kritická (Försterova) vzdálenost (50 % pravděpodobnost přenosu energie, 50 % spontánní deaktivace *) - κ - orientační faktor - Φ D0 výtěžek fluorescence * bez účasti - N vogadrova konstanta - n index lomu prostředí http://www.mit.edu/~tokmakof/tdqms/notes/1.1.%0forster.pdf - I D (λ) normalizované emisní spektrum donoru - ε (λ) normalizované absorpční spektrum akceptoru - nutnost překryvu I D (λ) ε (λ)!!! Försterův mechanismus přenosu energie - - κ - orientační faktor, κ : 0,4 - pro kapaliny (rownův pohyb): κ =/3 υ υ r υ κ = (cosϑ 3cosϑ cosϑ ) přechodový dipólový moment molekuly r přechodový dipólový moment molekuly polohový vektor vůči - závislost na orientaci přechod. dip. momentů Ventilový mechanismus přenosu: κ =0 κ =1 κ =4 r r r 3

Försterův mechanismus přenosu energie - 3-0 pro org. molekuly 5 10 nm - 0 pro porfyriny: 4,5 nm (3x rozměr porfyrinové hlavy) Přenos energie do C přenos mezi sousedními molekulami chl a v anténě: ~ 10-1 s deexcitace pomocí fluorescence: ~ 10-8 s (doba života fluorescence - τ F =1.5*10-8 s) chl a může uskutečnit až 10 000 aktů přenosu excitace než se deexcituje fluorescencí Doba nutná pro přenos excitace do C? zjednodušené schéma: na 1 P680 (P700) připadá ~ 30 chl jen několik set přenosů je třeba, aby se excitace dostala do C, 100 přenosů ~ 10-10 s experimentálně dokázáno, že 90 % excitací se dostane do C za < 10-9 s Pak v Jablonského schématu pro chl je rychl. konstantu k 1 (přítok en. na S 1 hladinu z chl v anténě) a k (odtok en. z S 1 hladiny na chl v anténě) je 10 10 s -1 odhad kvantového výtěžku fluorescence chl a in vivo - Φ F = k F /(Σ k i ) ~ 0,01 tj. 1% U chl v C je však navíc nábojová separace ~ 10-1 s ( k pro chl v C P680(700) - 10 1 s -1 ) fluorescence P680(700) je zanedbatelná 4

Jablonského schéma en. hladin chlorofylu Elektronové energetické hladiny: energie k 1! S S 1 k k VK1 k T k S-T k 1 k FL k k VK S 0 k VK3 k k VK4 FO chl a v rozp. : ~ 50% pravd. přechodu do T stavu chl a in vivo (v proteinu) pravd. min. (k >>k F, k S-T ) Efektivita červených a modrých fotonů pro FS je stejná. T T 1 S 0 základní (singletní) stav (VŠECHNY MOLEKULY KOMĚ O ) S 1 () excitovaný (singletní) stav T 1() - excitovaný (tripletní) stav ychlostní konstanty pro chla v org. rozpoštědle: k 1 () přenos excitace (energie) z (na) jiné molekuly ~ 0 [s -1 ] k 1(, T) absorpce fotonu ~10 15 [s -1 ] k F fluorescence ~10 7 10 8 [s -1 ] k VK1 vnitřní konverze ~10 13 [s -1 ] k VK vnitřní konverze ~10 3 [s -1 ] k FO fosforescence ~10 0 [s -1 ] k S-T intersystémová konv. ~10 8 [s -1 ] Přenos energie in vivo 5