Ramanova spektrometrie pigmentů sinic, řas a lišejníků v astrobiologickém kontextu

Abstract

Tato práce se zabývá možností identifikace biomarkerů vybraných druhů extremofilních organismů pomocí Ramanovy spektroskopie. Zaměřuje se hlavně na vybrané sinice, řasy a lišejníky s důrazem na možnost detekce karotenoidů. Tento pigment se v Ramanovských spektrech projevuje třemi charakteristickými pásy, které reprezentují valenční vibrace C=C a C-C a deformační vibrace C-CH3 v molekulách karotenoidů. Ramanova spektra byla měřena nejen pomocí laboratorních mikrospektrometrů (λ - 514 nm a 532 nm) ale též přenosnými a příručními spektrometry (λ - 532 nm, 785 nm a 700 - 1100 nm). V případě sinic byly spektroskopické analýzy doplněny analýzami frakcí získaných pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie (HPLC). Tato práce kriticky hodnotí možnosti Ramanovy spektrometrie pro identifikaci karotenoidů sinic, řas a lišejníků. Vedle signálů karotenoidů je v několika případech uvedena interpretace dalších Ramanovských pásů získaných spekter, které odpovídají přítomnosti dalších biomarkerů. Získaná Ramanova spektra karotenoidů je nutno interpretovat s velkou obezřetností s ohledem na vliv několika faktorů, potenciálně způsobujících nesystematické posuny poloh Ramanových pásů (vazba karotenoidů v biologické tkáni, interakce s makromolekulami i experimentální faktory včetně spektrálního rozlišení použitých...

This work deals with the possibility of Raman spectroscopical identification of selected biomarkers of extremophile species. It focuses mainly on selected cyanobacteria, algae and lichens with an emphasis on the ability to detect carotenoids. These pigments exhibit three characteristic bands of Raman spectra which represent stretching vibrations C=C; C-C and bending vibration C-CH3 in molecules of carotenoids. Raman spectra were measured not only by laboratory microspectrometers (λ - 514 nm and 532 nm), but also by portable and handheld spectrometers (λ - 532 nm, 785 nm and 700 - 1100 nm). In the case of cyanobacteria, the spectroscopical analysis was performed also on the fractions obtained by high performance liquid chromatography (HPLC). This work critically evaluates the possibilities of Raman spectroscopy to identify the carotenoids of cyanobacteria, algae and lichens. Besides the signal of carotenoids, interpretation of other bands in the Raman spectra corresponding to the presence of other biomarkers is given here for selected samples. The obtained Raman spectra of carotenoids should be interpreted with great caution, because of the ifluence of several factors, which potentially cause unsystematic shifts in the positions of Raman bands (carotenoids bond in biological tissue, interactions with...