FU Berlin Digitale Dissertation
Berthold Borucki : Die Orientierung des elektronischen Übergangsdipolmoments in stationären und transienten Chromophorzuständen der lichtgetriebenen Protonenpumpe Bacteriorhodopsin Gleichlicht- und zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie mit linear polarisiertem Licht an orientierten Purpurmembranen The orientation of the electronic dipole moment in stationary and transient chromophore states of the light-driven proton pump bacteriorhodopsin
|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung Orientierungsänderungen des Retinalchromophors, insbesondere durch Isomerisierung, spielen eine funktionell wichtige Rolle für den lichtinduzierten Protonentransport beim Membranprotein Bacteriorhodopsin (bR). Als Indikator der Chromophororientierung dient die Orientierung des elektronischen Übergangsdipolmoments, die experimentell durch Absorptionsspektroskopie mit linear polarisiertem Licht zugänglich ist. Stationäre und transiente Chromophorzustände von Bacteriorhodopsin wurden in orientierten Purpurmembransystemen untersucht. Zur Orientierung der Purpurmembranen wurde, neben der etablierten Methode Membranen in starken Magnetfeldern auszurichten, ein alternatives Verfahren entwickelt, bei dem durch Trocknen und anisotropes Quellen von PAA-Gelen eine Ausrichtung der darin eingebetteten Membranen erreicht wird. Für Gleichlicht- und zeitaufgelöste Absorptionsmessungen mit linear polarisiertem Licht wurde ein Meßverfahren eingeführt, das den Lineardichroismus und die lineare Doppelbrechung als unabhängige Meßgrößen liefert. Da die Chromophorbeiträge dieser Größen aber über die Kramers-Kronig-Relationen verknüpft sind, ergibt sich hieraus eine Kontrollmöglichkeit für die Bestimmung der Chromophoranisotropie. Für die zeitaufgelösten Messungen mit isotroper Anregung wurde ein modellunabhängiges Auswertungsverfahren entwickelt, das es erlaubt, aus Absorptionsänderung und transientem Lineardichroismus, unter Verwendung von geeigneten Nebenbedingungen, nicht nur die Orientierung des Übergangsdipolmoments bezüglich der Membrannormalen in transienten Intermediaten, sondern auch die Spektren und die zeitliche Konzentrationsverläufe der Intermediate zu bestimmen. Im Übergang von der all-trans Konformation zur 13-cis,15-syn Konformation, der bei der Licht-Dunkel-Adaptation abläuft, ändert sich die Orientierung des elektronischen Übergangsdipolmoments im Rahmen der Meßgenauigkeit nicht. Die 9-cis Isomerisierung, die den photoinduzierten Übergang von der blauen Form in den Pinkzustand begleitet, ist dagegen mit einer Zunahme des Winkels zwischen dem Übergangsdipolmoment und der Membrannormalen um etwa 2.5° verbunden. In den transienten Intermediaten K, L, M und N bzw. im photostationären M-Zustand liegt der Chromophor in einer 13-cis,15-anti Konformation vor, und der Winkel zwischen dem Übergangsdipolmoment und der Membrannormalen ist um 1° - 4° kleiner als in der all-trans Konformation des bR-Grundzustands.

Inhaltsverzeichnis Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden. Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden: 0. Titelseite und Inhaltsverzeichnis 1. Einführung in das biologische System Bacteriorhodopsi n und Zielsetzung Vorkommen und physiologische Relevanz Struktur Spektroskopische Charakterisierung und Funktion Transiente Chromophororientierungen - Zielsetzung der Arbeit 2. Mathematische und physikalische Grundlagen Mathematische Beschreibung der Kinetik Physikalische Grundlagen Die Orientierung von Membranfragmenten 3. Experimentelle Durchführung Probenherstellung Gleichlichtmessungen Zeitaufgelöste Messungen 4. Formale mathematische Beschreibung des Meßsignals un d Auswertungsansätze Die Polarisationsabhängigkeit des Meßsignals Analyse von Absorptionsänderung und Lineardichroismus 5. Stationäre Chromophorzustände Der lichtadaptierte Zustand und chromophorfreie Membranen Die Licht-Dunkel-Adaptation Purpurmembranen in anisotrop gequollenen Gelen Der blau-pink Übergang Der photostationäre M-Zustand Übersicht zur Chromophororientierung stationärer Zustände 6. Zeitaufgelöste Kontrollexperimente Kontrolle der isotropen Anregung Korrektur bei nicht perfekter isotroper Anregung Einfluß der koaxialen Anregungskomponente Der grüne Helium-Neon-Laser als Meßlichtquelle Diodenlaser als Meßlichtquelle 7. Die frühen Photozyklusintermediate Experimente am nativen System: Magnetisch orientierte PM Experimente am nativen System: PM in anisotrop gequollenen Gelen Experimente am modifizierten System: Die Mutante D96A Ergebnisübersicht zu den frühen Intermediaten Diskussion der Ergebnisse und des methodischen Ansatzes 8. Die späten Photozyklusintermediate Experimente unter alkalischen Bedingungen: Das N-Intermediat Experimente im schwach sauren Milieu: Das O-Intermediat Ergebnisübersicht zu den späten Intermediaten 9. Zusammenfassung Literaturverzeichnis

Ergänzende Angaben:
Online-Adresse:	http://darwin.inf.fu-berlin.de/1998/25/index.html
Sprache:	Deutsch
Keywords:	bacteriorhodopsin, purple membranes, chromophore reorientation, linear dichroism, linear birefringence
DNB-Sachgruppe:	29 Physik, Astronomie
Klassifikation PACS:	87.15.-v; 42.25.Ja
Datum der Disputation:	11-Nov-1998
Entstanden am:	Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter:	Prof. Dr. Maarten P. Heyn
Zweiter Gutachter:	Prof. Dr. Klaus Möbius
Kontakt (Verfasser):	borucki@physik.fu-berlin.de
Kontakt (Betreuer):	heyn@physik.fu-berlin.de
Abgabedatum:	16-Dec-1998
Freigabedatum:	22-Dec-1998

 

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