Agregácia baktériochlorofylu c s vybranými pigmentmi pre širokospektrálnu umelú svetlozbernú anténu

Abstract

Chlorosomes of green photosynthetic bacteria represent a specific type of light- harvesting antennas, that are utilized to capture light during photosynthesis. These antennas consist of various types of bacteriochlorophyll molecules (BChl c, d, and e) capable of forming large, ordered self-assemblies known as aggregates. In this thesis, we studied the influence of BChl a and synthetic indigo derivatives on the spectral proper- ties and stability of artificially prepared BChl c aggregates using optical spectroscopy. The first part of the thesis focuses on two key aspects: the stability of aggregates in the presence of β-carotene and the energy transfer efficiency at various donor (BChl c) to acceptor (BChl a) ratios. Through absorption and fluorescence measurements, the acceptor self-quenching was primarily investigated to determine energy transfer limitations in artificially prepared light-harvesting antennas. The second part is dedicated to the characterization of four synthetic indigo derivatives, examining their ability to incorporate into the ordered aggregate structure and improve the absorption in the so-called green gap of bacteriochlorophyll. The measurement results highlight the potential of selected pigments to increase the efficiency of these light-harvesting antennas, which is crucial for the...

Chlorozómy zelených fotosyntetických baktérií sú špeciálnym typom svetlozberných antén, ktoré sú využívané na zachytávanie svetla v procese fotosyntézy. Súčasťou týchto svetlozberných antén sú molekuly rôznych typov baktériochlorofylu (BChl c, d a e), ktoré sú schopné vytvárať rozsiahle usporiadané celky nazývané agregáty, a to aj in vitro. V tejto práci bol metódami optickej spektroskopie študovaný vplyv BChl a a syntetických derivátov indiga na spektrálne vlastnosti, stabilitu a schopnosť prenášať energiu v umelo pripravených agregátoch BChl c. Prvá časť práce sa sústreďuje na dva kľúčové aspekty: stabilitu agregátov v prítomnosti β-karoténu a efektivitu prenosu energie pri rôznych po- meroch donora (BChl c) k akceptoru (BChl a). Pomocou absorpčných a fluorescenčných meraní bol predovšetkým sledovaný proces zhášania akceptora za účelom stanovenia li- mitácie prenosu energie v takto umelo pripravených absorbéroch. Druhá časť práce je zameraná na charakterizáciu štyroch syntetických derivátov indiga, u ktorých bola sle- dovaná schopnosť včleniť sa do usporiadanej štruktúry agregátov a zlepšiť tak absorpciu agregátov baktériochlorofylu v tzv. zelenej medzere. Výsledky meraní poukazujú na po- tenciál vybraných pigmentov zvyšovať účinnosť týchto svetlozberných antén, čo je kľúčové pre vývoj nových technológií...