Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 15
1.1. Колебательная спектроскопия 15
1.1.1. Комбинационное рассеяние света 16
1.1.2. Общие принципы комбинационного рассеяния света 17
1.1.3. Резонансное комбинационное рассеяние света 19
1.1.4. Метод когерентного антистоксового рассеяние света - КАРС 20
1.2. Инфракрасная спектроскопия 21
1.2.1.Общие принципы инфракрасной спектроскопии 21
1.2.2. ИК-спектроскопия в исследовании полипептидов и белков 22
1.3. Техника эксперимента ИК-спектрометрии поглощения 25
1.3.1. Дисперсионные ИК-спектрофотометры 25
1.3.2. Техника ИК-Фурье спектроскопия 26
1.4. Аналитический потенциал ИК-Фурье спектроскопии в исследовании биологических молекул 27
1.5. Другие методы исследования биологических молекул, использующие ИК-спектры 28
1.5.1. Метод нарушенного полного внутреннего отражения 30
1.6. Эмиссионная ИК-Фурье спектроскопия 31
1.6.1. Термостимулированная ИК-эмиссионная спектроскопия 31
1.6.2. Тепловая инфракрасная эмиссионная спектроскопия и диагностика вещества 34
1.6.3. Техника эксперимента эмиссионной ИК-спектрометрии 36
1.7. Нелинейная спектроскопия в диагностике вещества 38
1.8. Основная концепция нелинейной оптики 38
1.8.1. Модели гармонического осциллятора 39
1.9. Биофизическая модель бактериородопсин 50
1.9.1. Интермедиаты и фототцикл бактериородопсина 51
1.9.2. Применение ИК - Фурье спектроскопии в исследовании механизма функционирования бактериородопсина 52
1.9.3. Применение ИК-Фурье спектроскопии в исследовании вторичной структуры БР 55
1.9.4. Дифференциальная ИК-Фурье спектроскопия 56
1.9.5. Низкотемпературная дифференциальная ИК-Фурье спектроскопия 57
1.10. Методы отнесения полос в дифференциальном спектре 59
1.10.1. полосы хромофора 60
1.10.2. полосы, обусловленные колебаниями боковых аминокислотных остатков 60
1.10.3. Изотопные замещения 61
1.10.4. Генетические замещения 61
1.10.5. ИК-Фурье спектроскопия о роли карбоксильных остатков в фотоцикле бактериородопсина 62
1.10.6. ИК-Фурье спектроскопия в определении активного центра БР 64
1.10.7. ИК-Фурье спектроскопия в определении роли триптофанов 65
1.10.8. ИК-Фурье спектроскопия в определении роли пролиновых остатков 66
1.10.9. Дифференциальная ИК-Фурье спектр-я в определении роли молекул внутренней воды 66
1.11. Динамическая спектроскопия в исследовании возбужденных состояний бактриородопсина 70
1.11.1. Линейные методы:флэш-фотолиз и комбинационное рассеяние света с высоким временным разрешением 70
1.11.2. Нелинейные методы в исследовании бактериородопсина 73
1.11.2.1. Динамическая спектроскопия КАРС 73
1.11.2.2. ИК-спектросокпия «возбуждения –зонлирования» с использованием короткоимпульсных ИК-лазеров 74
1.12. Проблемы первичной фотофизики бактериородопсина 76
1.12.1. Нерешенные вопросы бактериородопсина/ ИКФС/ мотивация данной работы/ возникшие проблемы с связи с феноменом стимулированного ИК-излучения 77
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 78
2.1. Объекты исследования 78
2.2. Приготовление пурпурных и апомембран бактериородопсина 79
2.2.1. Приготовление пленок исследуемых образцов 79
2.2.2. Приготовление растворов аминокислот 81
2.3. Приборы и техника эксперимента 81
2.3.1. Резонансная спектроскопия комбинационного рассеяния света 82
2.3.2. ИК-Фурье спектроскопия 82
2.3.2.1.ИК-Фурье спектроскопия поглощения 83
2.3.2.2. Эмиссионная ИК-Фурье спектроскопия 84
2.3.2.3. Временное разрешение в эмиссионной спектрометрии 84
2.4. Анализ результатов 85
ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение 86
3.1. Исследование энергетических и спектральных параметров ИК-эмиссии образца БР, возбуждаемого широкополосным видимым светом умеренной мощности 89
3.2. Исследование ИК-эмиссии ретиналя в условиях резонанса и вне резонанса с полосой электронного поглощения 93
3.3. Исследование ИК-эмиссии ретиналя в условиях колебательного возбуждения низко энергетичными ИК-квантами 101
3.4. Исследование спектральных характеристик ИК-эмиссионного отклика родамина 6Ж 103
3.5. Исследование спектральных характеристик и излучающих состояний в спектрах ИК -эмиссии бактериородопсина 108
3.5.1. Определение колебания хромофора в спектрах эмиссии бактериородопсина 110
3.5.2. Исследование колебаний опсина в спектрах ИК-эмиссии бактериородпсина 114
3.5.3. Изучение излучательных свойств образцов аминокислот 116
3.5.3.1. Исследование спектрального поведения L-лизина монохлорида при селективном колебательном возбуждении отдельных репортерных групп 119
3.5.3.2. Исследование действия видимого света на аминокислоты 122 127
3.6. Исследование природы ИК – эмиссионного отклика исследуемых образцов
3.7. Исследование энергетических характеристик ИК-эмиссионного отклика. Квадратичная зависимость ИК-эмиссионного сигнала от мощности дейсвующего света. 130
3.8. Исследование когерентных свойств стимулированного видимым светом ИК-излучения 135
3.9. Изучение возможности получения временного разрешения при использовании ИКЭС 138
ГЛАВА 4. Изучение возможностей практического применения икэс на разных образцах 148
4.1. Применение ИКЭС для изучения свойств плазматических мембран бактерий 149
4.2. Потенциальная возможность применения ИКЭС для изучения целостных тканей растений 153
4.3. Изучение свойств вязкой нефти 159
4.4. Изучение возможности создания на новом принципе устройства для регистрации спектров ИК-эмиссии 160
Заключение 162
Выводы 164
Список литературы 16 6
Cписок работ автора 216
Благодарности 224
