Název:
Přenos excitační energie ve fotosyntetických reakčních centrech
Překlad názvu:
Excitation Energy Transfer in Photosynthetic Reaction Centres
Autoři:
Ptáček, Michal ; Mančal, Tomáš (vedoucí práce) ; Dostál, Jakub (oponent) Typ dokumentu: Bakalářské práce
Rok:
2020
Jazyk:
eng
Abstrakt: [eng][cze] The photosynthetic reaction centres have uppermost importance in photosynthesis. They represent the actual place where the energy carried by photons is turned into charge-separated states which then enable to establish the electrochemical H+ transmembrane gradient used by ATP synthases. The photosynthetic light- harvesting complexes gather the energy of light radiation and direct it in the form of electronic excitation energy into the reaction centres. The efficiency of this process is exceptionally high, close to unity, what is capturing the interest of researchers for decades. The development of experimental techniques has led to better understanding of this process down to atomic scale. Nowadays, this insight along with the theoretical basis stemming from quantum mechanics can be used to perform accurate computer simulations which can determine properties of the whole molecular aggregates independently of experiments. This thesis provides an introduction into the field of theoretical photosynthesis research, and it summarises the progress made in past two decades. The detailed theoretical approaches are being put into perspective of the reaction centres of photosynthetic purple bacterium Rhodobacter sphaeroides which is a valuable model organism. Both experimental and theoretical results of...Fotosyntetická reakční centra mají pro fotosyntetizující organismy kruciální roli. Právě zde totiž dochází k tzv. separaci náboje, kdy je energie excitovaného stavu elektronu využita na ionizaci molekul a uvolněný elektron se pak podílí na ustanovení transmembránového elektrochemického gradientu H+ iontů využívaného ATP syntázami. Světlosběrné komplexy absorbují energii dopadajících fotonů a s vysokou účinností blížící se jedné ji přenášejí právě do reakčních center. Efektivita tohoto přenosu budí zájem vědců již mnoho dekád a rozvoj experimentálních metod umožnil značné porozumění jeho původu. Získané poznatky, v kombinaci s kvantově mechanickými přístupy, lze navíc využít i na ryze teoretický výzkum zahrnující detailní počítačové simulace. Vlastnosti celých molekulární komplexů tak mohou být určeny s vysokou přesností a nezávisle na experimentech. Text této práce přestavuje úvod do teoretického studia fotosyntézy a shrnuje vývoj odvětví za poslední dvě dekády. Popsané hlavní teoretické přístupy a modely jsou dále prezentovány na příkladu reakčních center purpurové fotosyntetizující bakterie Rhodobacter sphaeroides, která představuje důležitý modelový organismus. Na tomto příkladě jsou také srovnány experimentálně i teoreticky získané hodnoty časů přenosu excitační energie.
Klíčová slova:
fotosyntéza; kvantová biologie; kvantová mechanika; purpurové fotosyntetizující bakterie; přenos excitační energie; reakční centrum; Rhodobacter sphaeroides; excitation energy transfer; photosynthesis; purple photosynthetic bacteria; quantum biology; quantum mechanics; reaction centre; Rhodobacter sphaeroides