| 题名 | 飞秒激光引发PSⅡ色素分子间的传能动力学 |
| 作者 | 彭菊芳 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2004 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所. |
| 导师 | 王水才 |
| 关键词 | 光合作用 光系统II 捕光天线 核心天线 反应中心 叶绿素分子 类胡萝卜素分子 瞬态／稳态荧光光谱 时间分辨差异吸收光谱 传能动力学 |
| 学位专业 | 光学 |
| 中文摘要 | 摘要光合作用机理的研究是世界各国关注的热点，我国也将该项研究列入“973”国家重点基础研究发展规划项目。该课题有着明确的国家自标—持续性发展农业。阐明光合作用的机理，可以为提高光能利用效率，增加单位面积作物产量，以致模拟光合作用来人工合成食物等提供重要的理论依据。本文利用瞬态／稳态荧光光谱技术和时间分辨差异吸收光谱技术对光合作用光系统H中色素分子间的传能动力学作了较深入的研究，主要内容包括：．工全面论述了光合作用吸能、传能的分子机理和激发能在色素分子间传递的三种机制，总结概括了前人对PSII及其各功能单元的结构组成以及其中的能量传递过程的研究成果。2．阐述了测量瞬态／稳态荧光光谱技术和时间分辨差异吸收光谱技术的原理，并对实验数据的处理方法作了分析，根据这些方法利用Matlab编写了数据处理软件。3．成功地集成组建了具有极佳性能特色的飞秒分辨瞬态／稳态荧光光谱仪。该装置具有超宽调谐的光源—能输出300nm至3pm的超宽调谐光脉冲、很高的光谱分辨率—可达0.5A以及可高达26Ps的时间分辨率。配备的偏振装置和液氮低温控制器为实验操作带来更大的空间。这些都是该装置的独特之处。4．创新性地研制、集成组建了飞秒分辨差异吸收光谱仪，其时间分辨率可达100fs左右。该装置泵浦光为超宽调谐的光脉冲，探测光为白光，用于研究样品就可以获得很丰富的信息。5．采用飞秒分辨瞬态／稳态荧光光谱仪在低温83K下分别以波长436nm和SO7nm的连续光激发，对LHCll的荧光光谱特性进行了研究。6．采用飞秒分辨瞬态／稳态荧光光谱装置在273k下用波长为SO7nm的光激发，对捕光天线LHCII的荧光光谱特性和时间特性作了研究，得到6个一光谱解析组分和3个传能时间常数，并对它们做出归属。另外，还利用激子转移机制理论计算了LHCII相邻Chla分子间的传能时间常数，理论计算与实验结果相一致。7．首次利用超宽调谐飞秒分辨荧光光谱装置在室温下以495lun波长的光激发，对假根羽藻LHCH的同质三聚体和异质三聚体的光谱特性和传能特性进行了研究比较。同质三聚体和异质三聚体分别获得四种和五种特征Chl分子的光谱特性。对荧光衰减曲线拟合处理，得到同质三聚体Chl分子传能的寿命：165±8.5fs、2.2±0.6ps、5.1±0.1ns；异质三聚体Chl分子传能的寿命：255±6.3fs、4±0.8ps和3.8±0.1ns。可以看出，同质三聚体的传能速率较高，推断组成同质三聚体的同种脱辅基蛋白间的结合程度较组成异质三聚体的不同脱辅基蛋白间的更紧密，更有利于能量的迅速传递。8．利用飞秒分辨瞬态／稳态荧光光谱仪，在低温下研究了温度对反应中心RC色素分子传能动力学的影响。将不同温度下得到的荧光光谱进行解析后比较，认为在不同低温下，电荷分离前能量在反应中心RC中的传递途径很相近，传能经由的色素分子基本相同。组分谱带所占比例随温度升高发生较大变化，分析可能是由于随着温度的升高，分子热振动加剧，激发能传递给P680的速率随之加快所致，激发能传递时间常数随温度的变化也反映出相同的结论。9．采用飞秒分辨差异吸收光谱仪在室温下以648nm光泵浦，研究了激发能在PSII颗粒复合物Chl分子间的传递，获得3个寿命组分：102fs、3.2Ps和1.8ns，并对这三个时间常数做出归属。论文主要创新点：1．研制集成组建了一流的具有超快光电探测触发器的飞秒分辨瞬态／稳态荧光光谱仪，其时间分辨率可达26Ps。它配备的偏振和低温装置扩大了测量范围，创造了很好的实验条件。2．《在国内首次建立泵浦光为超宽调谐的光脉冲，探测光为白光的飞秒分辨差异吸收光谱仪，用于研究样品中色素分子的传能可以获得很丰富的信息。3．采用选择激发荧光光谱技术，系统地研究了LHCII荧光动力学，补充和积累了LHCII数据库的数据。4．首次对假根羽藻LHCII的同质三聚体和异质三聚体的光谱特性和传能特性进行了研究比较，并根据传能时间常数对两色素蛋白复合物的结构作了推断。5．在低温下研究了温度对反应中心RC色素分子传能动力学的影响，并得到低温下电荷分离前激发能的传递途径大致相同的结论，该结论还没有见过文章报导。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 光学 |
| 公开日期 | 2011-10-09 |
| 页码 | 126 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12948]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭菊芳. 飞秒激光引发PSⅡ色素分子间的传能动力学[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所.. 2004. |
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