уровни атомов и молекул
Спектры поглощения биомакромолекул
Закон Бугера – Ламберта –
БераСпектроскопические методы исследования
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Энергетические уровни атомов и молекул
Содержание
- 1. Энергетические уровни атомов и молекул
- 2. ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯС ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ
- 3. С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯСОБСТВЕННО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕА) ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Б) ИНФОРМАЦИОННЫЕ В) БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ
- 4. 2. ДЕСТРУКТИВНО-МОДИФИЦИРУЮЩИЕА) ЛЕТАЛЬНЫЕ;
- 5. Б) МУТАЦИОННЫЕ;КАНЦЕРОГЕННЫЕ
- 6. Стадии фотобиологического процесса: поглощение кванта света; внутримолекулярные
- 7. Все виды электромагнитного излучения ( от коротковолновых
- 8. Воздействие света разных длин волн вызывает разные
- 9. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ СВЕТАКвант одновременно частица и волнаСвет
- 10. Слайд 10
- 11. МОДЕЛЬ АТОМА Н.БОРАНильс Бор (1885-1962)Нобелевская премия, 1922
- 12. Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): атомная
- 13. Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов
- 14. Второй постулат Бора (правило частот) : при
- 15. Нобелевская премия по физике, 1929 г. Выдвинул
- 16. ФОТОН как ЧАСТИЦА ОБЛАДАЕТ ЭНЕРГИЕЙE = mc2
- 17. По аналогии с соотношением между длиной волны
- 18. ДЛЯ ОПИСАНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОНА В АТОМЕ ВОДОРОДА
- 19. ψ - волновая функция характеризует движение электрона
- 20. В ходе решения волнового уравнения вводятся целые
- 21. Принцип минимума энергииЭлектроны занимают в первую очередь
- 22. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМАСистема микрочастиц, не подчиняющаяся
- 23. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ
- 24. СИНГЛЕТНЫЕ УРОВНИ S(электроны спаренные)SO –основной синглетный уровеньS2S1S1 и S2 - возбужденные синглетные уровниЕ
- 25. СИНГЛЕТНЫЕ S и ТРИПЛЕТНЫЕ (электроны не спаренные) УРОВНИ ТS2S1SOТЕ
- 26. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ МОЛЕКУЛ
- 27. Еэл — энергия движения электронов относительно ядер,
- 28. ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА – БЕРА Иоганн Генрих Ламберт1728-1777Пьер Бугер (Буге) (1698-1758)
- 29. I0 – ИНТЕНСИВНОСТЬ ПАДАЮЩЕГО СВЕТАI1 – ИНТЕНСИВНОСТЬ
- 30. При начальных условиях l =0 и С=lnI 0
- 31. В экспоненциальной формеОтсюда ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА
- 32. Перепишем уравнение еще раз в логарифмической форме
- 33. ЗАВИСИМОСТЬ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРАtg α= εl
- 34. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАКОНА БУГЕРА – ЛАМБЕРТА -
- 35. Иногда используют другую характеристику - КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ ТОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ И КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ СВЯЗАНЫ ОТНОШЕНИЕМ:ИЛИ
- 36. АБСОРБЦИОННАЯ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БЕЛКОВ
- 37. ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
- 38. ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ АТОМОВ
- 39. СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ БАКТЕРИОРОДОПСИНА
- 40. СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ БЕЛКОВ
- 41. В ОСНОВЕ АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ЛЕЖИТ ЗАКОН БУГЕРА
- 42. Слайд 42
- 43. Особенности спектроскопии биополимеров Использование растворовУзость температурного интервала, в котором биополимеры не денатурируют
- 44. ПОГЛОЩЕНИЕ БЕЛКОВ Хромофор - функциональная группа, с
- 45. Слайд 45
- 46. Для изучения свойств пептидных хромофоров используют модельные
- 47. ПОГЛОЩЕНИЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВДля боковых групп многих аминокислот
- 48. Интерес представляют только те хромофоры белковых молекул,
- 49. Ароматические аминокислоты: триптофан, тирозин и фенилаланин. Индольное кольцобензольное кольцофенольное кольцотриптофантирозинфенилаланинхромофорные группы этих аминокислот
- 50. Спектры поглощения ароматических аминокислот. По оси
- 51. Изменение рН мало влияет на спектры поглощения
- 52. Многие белки содержат группы, отличающиеся от обычных аминокислот.ПРИМЕРЫРОДОПСИНГЕМПРОТЕИНЫФЛАВОПРОТЕИНЫ
- 53. Спектр поглощения коровьего родопсина в УФ и
- 54. Спектры поглощения некоторых хромофорных белковЗеленый хлорофиллОранжевый β каротинКрасный оксигемоглобин
- 55. Спектры поглощения цитохрома с (Fe3+) при различных значениях рН 1.7 – 6.8
- 56. Дифференциальный спектр – разностный спектр, который получается
- 57. Если разложить это в степенной ряд по
- 58. СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ ТРИПТОФАНА В ВОДЕМАКСИМУМ ПРИ 280 нм И МАЛЕНЬКИЙ ПИК ПРИ 288 нм
- 59. СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ (а) и ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СПЕКТР
- 60. Для получения ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ раствор белка
- 61. Методы АБСОРБЦИОННОЙ и ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ широко используются
- 62. Скачать презентанцию
ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯС ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯЭНДЭРГОНИЧЕСКИЕЭКЗЭРГОНИЧЕСКИЕФотобиологическим называют процесс, который начинается с поглощения квантов света молекулами и заканчивается физиологической реакцией организма
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ.
ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА ВЕЩЕСТВОМ.
Классификация фотобиологических процессов
Энергетические
уровни атомов и молекул
БераСпектроскопические методы исследования
Слайд 2ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
С ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
ЭНДЭРГОНИЧЕСКИЕ
ЭКЗЭРГОНИЧЕСКИЕ
Фотобиологическим называют процесс, который
начинается с поглощения квантов света молекулами и заканчивается физиологической реакцией
организма
Слайд 3С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
СОБСТВЕННО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
А) ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Б)
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
В) БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ
Слайд 5Б) МУТАЦИОННЫЕ;
КАНЦЕРОГЕННЫЕ
В) ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
Эритема (стойкое
воспалительное покраснение кожи, возникающее вследствие расширения кровеносных сосудов)
Слайд 6Стадии фотобиологического процесса:
поглощение кванта света;
внутримолекулярные процессы размена энергией
(фотофизические процессы);
межмолекулярные процессы переноса энергии возбужденного состояния;
первичный
фотохимический акт; темновые реакции, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов;
биохимические реакции с участием фотопродуктов;
общефизиологический ответ на действие света.
Слайд 7Все виды электромагнитного излучения ( от коротковолновых рентгеновских лучей до
радиоволн) представляют собой различные формы одного и того же явления,
различающиеся только длиной волны и энергией фотона.
Слайд 8Воздействие света разных длин волн вызывает разные фотобиологические эффекты:
Ультрафиолет
Видимый свет
Инфракрасноеизлучение
Эритема
загар
рак кожи
иммуносупрессия
Зрение
фототропизм
фототаксис
фотопериодизм
Тепловое излучение
Терапевтические эффекты красного света
Слайд 9КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ СВЕТА
Квант одновременно частица и волна
Свет - совокупность одного
или нескольких фотонов, распространяющихся в пространстве в виде электромагнитных волн.
Пары
фотонов с частотой около 1 ГГц.
Слайд 12Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний):
атомная система может находится
только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых
соответствует определенная энергия En.В стационарных состояниях атом не излучает.
Слайд 13Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания
фотонов
Слайд 14Второй постулат Бора (правило частот) : при переходе атома из
одного стационарного состояния с энергией En в другое стационарное состояние
с энергией Em излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состоянийhνnm = En – Em
Слайд 15Нобелевская премия по физике, 1929 г.
Выдвинул гипотезу об универсальности
корпускулярно-волнового дуализма.
Он утверждал, что не только фотоны, но и
электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.Луи ДЕ БРОЙЛЬ
1892 –1987
Слайд 16ФОТОН как ЧАСТИЦА ОБЛАДАЕТ
ЭНЕРГИЕЙ
E = mc2 = hν =
hc / λ,
Где m - масса фотона, с -
скорость света в вакууме, h - постоянная Планка, ν - частота излучения, λ - длина волны ИМПУЛЬСОМ
p=h ν /c=h/ λ
ВОЛНОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ЧАСТОТА, ФАЗА, ДЛИНА ВОЛНЫ
Слайд 17По аналогии с соотношением между длиной волны света и энергией
фотона де Бройль высказал гипотезу о существовании соотношения между длиной
волны и импульсом частицы (массы, умноженной на скорость частицы).ФОРМУЛА де БРОЙЛЯ:
λ = h / mv,
ГДЕ m - масса частицы, v - ее скорость, h - постоянная Планка
Слайд 18ДЛЯ ОПИСАНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОНА В АТОМЕ ВОДОРОДА В 1926 году
ПРЕДЛОЖЕНО УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА
Уравнение Э.Шредингера содержит волновую функцию и позволяет определить
возможные состояния квантовой системы и их изменение во времени. 
Слайд 19ψ - волновая функция характеризует движение электрона в пространстве как
волнообразное возмущение; x, y, z - координаты, m - масса
покоя электрона, h - постоянная Планка, E - полная энергия электрона, Ep - потенциальная энергия электрона
Слайд 20В ходе решения волнового уравнения вводятся целые числа - так
называемые квантовые числа, которые служат для описания состояний квантово-химической системы.
Слайд 21Принцип минимума энергии
Электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую
энергию.
Принцип Паули
ограничивает число электронов, которые могут находиться на одной орбитали.
На любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа). Поэтому в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами (n, l, ml, ms).
Слайд 22КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА
Система микрочастиц, не подчиняющаяся законам классической механики
Стационарные
орбиты электрона – это орбиты, находясь на которых, электрон не
излучает энергиюИзлучение энергии происходит при переходе электрона с одной орбиты на другую
Квантование энергии электрона
Двойственная природа электрона
Слайд 24СИНГЛЕТНЫЕ УРОВНИ S(электроны спаренные)
SO –основной синглетный уровень
S2
S1
S1 и S2 -
возбужденные синглетные уровни
Е
Слайд 27
Еэл — энергия движения электронов относительно ядер,
Екол — энергия
колебаний ядер (в результате которых периодически изменяется относительное положение ядер),
Евращ — энергия вращения ядер (в результате которых периодически изменяется ориентация молекулы в пространстве).
Слайд 29I0 – ИНТЕНСИВНОСТЬ ПАДАЮЩЕГО СВЕТА
I1 – ИНТЕНСИВНОСТЬ ВЫШЕДШЕГО СВЕТА
l –
ТОЛЩИНА КЮВЕТЫ (ДЛИНА ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ)
с – КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРА В КЮВЕТЕ
Слайд 31
В экспоненциальной форме
Отсюда
ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА – БЕРА
ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА,
ПРОШЕДШЕГО ЧЕРЕЗ ОБРАЗЕЦ, ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНО УМЕНЬШАЕТСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА
И ДЛИНЫ ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ
Слайд 32Перепишем уравнение еще раз в логарифмической форме и избавимся от
минуса
Заменим натуральные логарифмы десятичными и получим
D- оптическая плотность, ε -
молярный коэффициент поглощения, с – концентрация раствора, l – длина оптического пути
Слайд 34УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАКОНА БУГЕРА – ЛАМБЕРТА - БЕРА
Свет монохроматический
Отсутствие взаимодействия
между светопоглощающими центрами
Хаотическое расположение светопоглощающих центров
Слайд 35
Иногда используют другую характеристику - КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ Т
ОПТИЧЕСКАЯ
ПЛОТНОСТЬ И КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ СВЯЗАНЫ ОТНОШЕНИЕМ:
ИЛИ
Слайд 41В ОСНОВЕ АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ЛЕЖИТ ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА -
БЕРА
СПЕКТРОФОТОМЕТР - прибор, который измеряет спектры поглощения
Слайд 43Особенности спектроскопии биополимеров
Использование растворов
Узость температурного интервала, в котором биополимеры
не денатурируют
Слайд 44ПОГЛОЩЕНИЕ БЕЛКОВ
Хромофор - функциональная группа, с которой связано возбуждение
молекулы посредством поглощения света в видимой и ближней УФ-области.
Слайд 46Для изучения свойств пептидных хромофоров используют модельные соединения (они аналогичны
рассматриваемым соединениям в отношении всей структуры или какого-то фрагмента структуры)
ПОГЛОЩЕНИЕ
ПЕПТИДНЫХ ГРУППN -метил ацетамид
формамид
Пептидная группа
Поглощение наблюдается в диапазоне 210 – 220 нм
Слайд 47ПОГЛОЩЕНИЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ
Для боковых групп многих аминокислот (Asp, Glu, Asn,
Gln, Arg и His) зарегистрировать электронные переходы в белках или
полипептидах практически нельзя.ПРИЧИНЫ
Эти электронные переходы маскируются интенсивным поглощением пептидной группы.
Они уступают по интенсивности электронному переходу пептидной группы
Число соответствующих боковых радикалов обычно меньше, чем число пептидных групп.
Слайд 48Интерес представляют только те хромофоры белковых молекул, которые поглощают при
длинах волн больше 230 нм, где вклад в поглощение пептидных
групп пренебрежимо мал.Такими свойствами обладают Phe, Туг и Тгр, а также гистидиновый фрагмент и дисульфидный мостик цистина.
Слайд 49Ароматические аминокислоты: триптофан, тирозин и фенилаланин.
Индольное кольцо
бензольное кольцо
фенольное кольцо
триптофан
тирозин
фенилаланин
хромофорные
группы этих аминокислот
Слайд 50Спектры поглощения ароматических аминокислот.
По оси ординат отложены значения молярного
коэффициента экстинкции в логарифмической шкале
Слайд 51Изменение рН мало влияет на спектры поглощения изолированных пептидных хромофоров.
В противоположность этому тирозин и триптофан весьма чувствительны к рН.
Спектрофотометрическое
титрование панкреатической РНКазы быка (содержит 6 тирозиновых остатков).А. Изменение спектра поглощения с изменением рН и со временем (при рН 12,2). При меньших значениях рН зависимость от времени отсутствует. Б. Зависимость коэффициента экстинкции при 295 нм от рН.
А
Б
Слайд 52Многие белки содержат группы, отличающиеся от обычных аминокислот.
ПРИМЕРЫ
РОДОПСИН
ГЕМПРОТЕИНЫ
ФЛАВОПРОТЕИНЫ
Слайд 53Спектр поглощения коровьего родопсина в УФ и видимой областях.
Очищенный родопсин
был измерен дважды: сначала он был выделен из адаптированной к
темноте коровьей сетчатки (сплошная кривая) и затем снова выделен из сетчатки после ее освещения (пунктирная кривая). (From M.L. Applebury, DM. Zuckerman, A.A. Lamola, and T.M. Jovin, 1974, Biochemistry 13 : 3448. Copyright by the American Chemical Society
Слайд 54Спектры поглощения некоторых хромофорных белков
Зеленый хлорофилл
Оранжевый β каротин
Красный оксигемоглобин
Слайд 56Дифференциальный спектр – разностный спектр, который получается при автоматическом вычитании
из спектра поглощения вещества в измеряемой кювете спектра поглощения вещества
в кювете сравнения.Спектр в кювете сравнения
Спектр в измеряемой кювете
Дифференциальный спектр:
Слайд 57Если разложить это в степенной ряд по малому параметру
и пренебречь членами второго порядка малости, тогда
дифференциальный спектр будетВ первом приближении дифференциальный спектр
поглощения соответствует первой производной
от спектра поглощения
Слайд 59СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ (а) и ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СПЕКТР (б) ТРИПТОФАНА В
ВОДЕ
Градиент температуры 10о, ΔD – дифференциальная оптическая плотность
Слайд 60Для получения ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ раствор белка одинаковой концентрации помещают
в кюветы, в которых создают разность температур.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СПЕКТР ИМЕЕТ
НЕСКОЛЬКО УЗКИХ МАКСИМУМОВСПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ БЕЛКОВ МАЛО ОТЛИЧАЮТСЯ ДРУГ ОТ ДРУГА, ТОГДА КАК ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ СУЩЕСТВЕННО РАЗЛИЧНЫ
Слайд 61Методы АБСОРБЦИОННОЙ и ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ широко используются для определения и
изучения
констант скорости ассоциации субъединиц в белках
конформационных изменений в белках
процессов денатурации и ренатурации белков
