Разработка и применение методов производной спектроскопии высокого порядка для выявления тонкой структуры оптических спектров фотосинтетических пигмент-белковых комплексов

• Автор: Михайлюк, Игорь Константинович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил

Оглавление.
Введение. .

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Методы анализа оптических спектров с помощью производной спектроскопии

1.1.1 Производные оптических спектров

1.1.2 Применение производных для повышения разрешения оптических спектров

1.1.3 Применение производных для измерения концентраций отдельных

0. компонентов многокомпонентных растворов.

1.1.4 Применение производных для подавления фонового сигнала в оптических спектрах.

1.2 Другие численные методы анализа оптических спектров.

1.2.1 Метод наименьших квадратов.

1.2.2 Метод деконволюированных спектров.
1.2.3 Метод искусственных нейронных сетей
1.2.4 Метод АленцеваФока
1.3 Структура фотосинтетического аппарата. и.
1.3.1 Бактериальный и растительный фотосинтез
1.3.2 Бактериохлорофилл
1.3.3 Структура фотосинтетического аппарата пурпурных бактерий.
7 1.3.4 Реакционные центры пурпурных бактерий
1.3.5 Периферический светособирающий комплекс пурпурных
бактерий Ш2
1.3.6 Структура фотосинтетического аппарата высших растений
1.3.7 Основной светособирающий комплекс высших растений II.
Глава 2. Разработка методов анализа оптических спектров, основанных на производной спектроскопии. .
2.1 Метод получения неискажнных производных.
2.1.1 Искажения производных экспериментальных спектров.
2.1.2 Описание метода получения неискажнных производных.
2.2 Метод разложения спектров на полосы по исходному спектру и набору его производных
2.2.1 Описание метода. .
2.2.2 Примеры применения метода разложения спектров на полосы по исходному спектру и набору его производных
2.2.2.1 Математическая модель экспериментального спектра.
2.2.2.2 Спектр, составленный из полос пропускания интерференционных фильтров.
2.2.3 Исследование свойств стандартных, кривых, применяемых для описания полос спектров оптического поглощения, и их производных.
2.3 Метод определения концентрации одного из компонентов многокомпонентной сильно рассеивающей смеси с помощью абсорбционной производной спектроскопии высокого порядка
2.3.1 Описание метода
2.3.2 Применение производной спектроскопии высокого порядка для определения концентрации цитохрома с в мутных смесях на примере модельного
спектра.
2.4 Методы вычитания фонового сигнала в оптических спектрах. .
2.4.1 Метод вычитания фона в одномерных двумерных массивах
экспериментальных данных с помощью анализирующей окружности сферы.
2.4.2 Примеры применения.
2.4.2.1 Математическая модель экспериментального спектра
2.4.2.2 Вычитание фонового сигнала из спектра комбинационного рассеяния.
2.4.2.3 Вычитание фонового сигнала из гельэлектрофореграммы.
2.4.3 Метод вычитания вклада релеевского светорассеяния из спектров оптического поглощения с помощью производной спектроскопии. .
2.4.4 Применение метода вычитания вклада релеевского светорассеяния из спектров оптического поглощения на примере модельного спектра. .
Глава 3. Изучение фотосинтетических пигментбелковых комплексов с помощью производной спектроскопии.
3.1 Анализ спектра оптического поглощения перидинин Хл а белкового комплекса динофлагеллятов в области полосы хлорофилла а
3.2 Анализ полосы В0 спектра оптического поглощения периферического светособирающего комплекса 2, выделенного из пурпурной фотосинтезирующей бактерии ii.
3.3 Анализ спектра оптического поглощения основного светособирающего комплекса высших растений II.
3.4 Анализ низкотемпературного спектра оптического поглощения периферического светособирающего комплекса 2, выделенного из пурпурной фотосинтезирующей бактерии ii.
3.5 Сравнение спектров оптического поглощения и их производных периферических светособирающих комплексов 2, выделенных из пурпурных фотосинтезирующих бактерий ii, ii i, i, и ii ii.
3.6 Анализ спектра оптического поглощения периферического светособирающего комплекса 2 с экстрагированными молекулами спектральной формы В0 рВ0.
3.7 Анализ спектров оптического поглощения восстановленных и окисленных реакционных центров, выделенных из пурпурных фотосинтезирующих бактерий i и ii viii
3.8 Анализ спектров оптического поглощения аллофикоцианина, Сфикоцианина и денатурированного Сфикоцианина.
3.9 Анализ спектра оптического поглощения цитохрома с
Заключение.
МИММММММ1ММММММММММММ1ММмМММММММ1аМСМММ
Выводы.
Литература


Список литературы включает 6 источников. Г
Глава 1. Обзор литературы. Методы анализа оптических спектров с помощью производной спектроскопии. Производные оптических спектров. Сущность метода производной спектроскопии заключается в получении и анализе одной или нескольких производных исходного экспериментального спектра. При дифференцировании экспериментальных спектров появляется ряд положительных эффектов сужение полос спектра, проявление некоторых незаметных в исходном спектре особенностей, подавление фона. Данные свойства производных спектров обусловили широкое применение производной спектроскопии в различных областях биофизики и биохимии. В работе 1 приведено более тысячи двухсот ссылок на работы, в которых использовались производные оптических спектров. Необходимо отметить, что в производных экспериментального спектра не может содержаться больше информации, чем содержится в исходном спектре 1, 2. Однако часто производные представляют желательную информацию в более удобном для анализа виде и позволяют получить более полные и точные результаты, чем исходный экспериментальный спектр. Дифференцирование оптических спектров может быть как аналоговым, так и цифровым. Некоторые оптические и электрические методы аналогового дифференцирования спектров описаны в 2. С помощью таких методов обычно удатся получать лишь производные невысоких порядков первые или вторые. К преимуществам аналогового дифференцирования относится высокая скорость получения производных. К недостаткам невысокая точность и необходимость применения дополнительных устройств. Примеры использования устройств для аналогового дифференцирования оптических спектров можно найти в 3, 4. Вследствие бурного развития цифровой техники за последнее время широкое применение нашли цифровые методы дифференцирования оптических спектров. К преимуществам данных методов относятся возможность длительного хранения на цифровых носителях как исходных спектров, так и полученных производных, высокая точность, отсутствие необходимости в дополнительных устройствах, возможность применения к одному и тому же спектру различных методов получения производных для достижения наилучших результатов. Практически любой современный спектрофотометр или спектрофлуориметр имеет встроенную программу получения производных спектров обычно по алгоритму сглаживаниядифференцирования СавицкогоГолея 5, позволяющему получать удовлетворительного качества производные второгочетвертого порядка. При дифференцировании экспериментального спектра резко уменьшается отношение сигналшум. Поэтому для получения производных необходимо проводить сглаживание фильтрацию высоких частот спектра иили его производных. Для этой цели могут применяться различные фильтры , а также различные алгоритмы подавления шумов с помощью Фурьепреобразования 2 и вейвлетпреобразования
В работах 1, 2 приведены аналитические формулы производных полос стандартной формы гауссовой и лоренцевой, которыми обычно используются для описания полос оптических спектров. Графики производных этих полос представлены на рис. По обе стороны от центрального пика или провала находятся 2 И порядок производной боковых лепестков, называемых сателлитами. Амплитуда сателлитов быстро убывает с номером сателлита, отсчитываемым от центрального пика или провала. Положение максимума центрального пика или провала соответствует положению максимума исходной полосы. Чем выше порядок чтной производной, тем более узким становится центральный пик провал, однако при этом возрастает количество и относительный вклад сателлитов. Нечтные производные имеют вид антисимметричных кривых, проходящих раз через ноль оси абсцисс. Максимуму исходной линии соответствует переход через ноль кривой производной в центре между двумя экстремумами наибольшей амплитуды. Как для чтных производных, так и для нечтных сателлиты производной гауссовой полосы значительно интенсивнее сателлитов производной того же порядка лоренцевой полосы. Рис. Производные гауссовой а и лоренцевой б полос. Порядки производных указаны цифрами . Рисунок взят из работы 2.