Photophysics of Ionic Biochromophores

این کتاب مروری مختصر از فتوفیزیک و طیف‌سنجی یون‌های کروموفور زیستی ارائه می‌دهد. کتاب "فتوفیزیک بیوکروموفورهای یونی" پیشرفت‌های مهم اخیر در طیف‌سنجی یون‌های زیست مولکولی جدا شده در خلاء را خلاصه می‌کند، که در دهه گذشته به یک زمینه تحقیقاتی بسیار فعال تبدیل شده است. دستگاه‌های ابزار پیشرفته و افزایش مداوم رایانه‌های قوی‌تر و بیشتر، این توسعه را هم برای تجربی‌گرایان و هم برای نظریه‌پردازان ممکن کرده است. تکنیک‌های کاربردی توصیف‌شده در اینجا شامل طیف‌سنجی جذبی و فلورسانس است، که شاخص‌های عالی اثرات محیطی هستند و بنابراین می‌توانند ساختارهای الکترونیکی ذاتی یون‌ها را بدون اغتشاش از جمله روشن کنند. مولکول های آب، یون های متقابل، بارهای مجاور، و باقی مانده های اسید آمینه قطبی. هنگامی که با طیف کروموفورها در محیط طبیعی آنها مقایسه می شود، چنین طیفی امکان شناسایی آشفتگی های احتمالی را فراهم می کند. در عین حال، طیف‌های فاز گاز معیارهای مهمی را برای محاسبات شیمی کوانتومی حالت‌های برانگیخته الکترونیکی ارائه می‌کنند.

این جلد بر روی سیستم های بیولوژیکی از بیوکروموفورهای پروتئینی تمرکز دارد، به عنوان مثال. شبکیه مبتنی بر شیف پروتونه شده مسئول بینایی و اسیدهای آمینه معطر منفرد به پپتیدها و پروتئین‌های کامل که با استفاده از نور مرئی، فرابنفش و فرابنفش خلاء مورد مطالعه قرار گرفتند. کار بر روی نوکلئوتیدها و رشته‌های DNA که به دلیل وجود ستون فقرات قند فسفات بار منفی قابل انجام مطالعات طیف‌سنجی جرمی هستند نیز ارائه شده است. رشته‌های DNA نمونه‌ای از فعل و انفعال بین چندین کروموفور را نشان می‌دهند، که به دلیل حالت‌های برانگیخته فضایی و شرایط جفت ضعیف، مدل‌سازی صحیح آن حتی از تنها کروموفورهای منفرد سخت‌تر است. تکنیک‌های تجربی مورد استفاده برای اندازه‌گیری طیف و روش‌های نظری رایج با بحث در مورد محدودیت‌ها و مزایا شرح داده شده‌اند. این حجم شامل وضعیت به روز شده میدان و مسیرهای جالب آینده مانند طیف سنجی یون سرد است.

This book provides a concise overview of the photophysics and spectroscopy of bio chromophore ions. The book "Photophysics of Ionic Biochromophores" summarizes important recent advances in the spectroscopy of isolated biomolecular ions in vacuo, which has within the last decade become a highly active research field. Advanced instrumental apparatus and the steady increase in more and more powerful computers have made this development possible, both for experimentalists and theoreticians. Applied techniques described here include absorption and fluorescence spectroscopy, which are excellent indicators of environmental effects and can thus shed light on the intrinsic electronic structures of ions without perturbations from e.g. water molecules, counter ions, nearby charges, and polar amino acid residues. When compared with spectra of the chromophores in their natural environment, such spectra allow to identify possible perturbations. At the same time gas-phase spectra provide important benchmarks for quantum chemistry calculations of electronically excited states.

This volume focuses on biological systems from protein biochromophores, e.g. the protonated Schiff-base retinal responsible for vision, and individual aromatic amino acids to peptides and whole proteins, studied using visible, ultraviolet and vacuum ultraviolet light. Work on DNA nucleotides and strands that are amenable to mass spectrometric studies because of the negatively charged sugarphosphate backbone are also presented. DNA strands represent an example of the interplay between multiple chromophores, which is even harder to model correctly than just single chromophores due to spatially extended excited states and weak coupling terms. The experimental techniques used to measure spectra and commonly used theoretical methods are described with a discussion on limitations and advantages. The volume includes an updated status of the field and interesting future directions such as cold ion spectroscopy.