Artificial light-harvesting antenna based on an aggregation of bacteriochlorophyll c with selected pigments

Abstract

Title: Artificial light-harvesting antenna based on an aggregation of bacteriochlorophyll c with selected pigments Author: Tomáš Malina Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor of the master thesis: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D., KCHFO MFF UK Abstract: Solar energy is one of the most important energy sources for all living organisms. The light harvesting takes place in specialised photosynthetic complexes called antennas; they typically contain pigments held by a protein scaffold. Antennas of green bacteria, chlorosomes, are unique in this respect, for they do not need proteins to organise the pigments. The pigments contained in chlorosomes, bacteriochlorophyll (BChl) c, d or e, aggregate spontaneously. This self-aggregation can be used to form an artificial light-harvesting antenna the absorption spectrum of which can be extended by addition of other pigments. Antennas based on aggregation of BChl c with β-carotene and BChl a were prepared by a fast and slow method. The excitation energy transfer efficiency between these pigments was studied. The efficiency of energy transfer from BChl c to BChl a reached up to 95 %, the efficiency of energy transfer from β-carotene to BChl c was lower. An important role of β- carotene in artificial aggregates as well as in chlorosomes is its...

Název práce: Umělá světlosběrná anténa založená na agregaci bakteriochlorofylu c s vybranými pigmenty Autor: Tomáš Malina Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D., KCHFO MFF UK Abstrakt: Sluneční energie je jedním z nejdůležitějších zdrojů energie pro všechny živé organismy v přírodě. Její záchyt probíhá ve specializovaných světlosběrných komplexech zvaných antény, které typicky obsahují proteinovou kostru s navázanými pigmenty. Výjimečnými jsou v tomto případě chlorosomy, světlosběrné antény zelených bakterií, ve kterých se pigmenty organizují spontánně, bez pomoci proteinů. Tuto vlastnost spontánní agregace mají pigmenty bakteriochlorofylu (BChl) c, d nebo e, které jsou v chlorosomech zastoupeny nejpočetněji. Díky této vlastnosti lze vytvořit umělé světlosběrné antény na stejném principu a rozšiřovat jejich absorpční spektrum pomocí dalších pigmentů. V této práci byly studovány antény vzniklé agregací BChl c s β-karotenem a BChl a dvěma metodami, rychlou a pomalou. Nejprve byla zkoumána účinnost přenosu energie mezi těmito pigmenty. Přenos energie mezi BChl c a BChl a dosahoval až 95 %, zatímco přenos z β- karotenu na BChl c má účinnost nižší. Důležitou vlastností β-karotenu v umělých agregátech podobně jako v přirozených chlorosomech však bylo...