Dinamika modelnih bioloških sustava u osnovnom i pobuđenim elektronskim stanjima

disertacija

• Naslov (engleski): Dynamics of model biomolecular systems in the ground and exited electronic states
• Autor: Jurica Novak; MBZ: 317614
• Mentor: Nađa Došlić (mentor)
• Član povjerenstva: Tomica Hrenar (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Nađa Došlić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: David Matthew Smith (član povjerenstva); MBZ: 260506
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Kemijski odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2015-06-18, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Kemija
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 54 - Kemija. Kristalografija. Mineralogija

Sažetak

Ova disertacija pridonosi fundamentalnom razumijevanju fotokemijskih procesa kompleksnih sustava na granici kemije, fizike i biologije. Implementacijom teorijskih postupaka omogućen je uvid u dinamiku sustava od interesa na molekulskom nivou. Neadijabatska dinamika u okviru vremenski ovisne teorije funkcionala gustoće korištena je za in vacuo simulacije relaksacije dva konformera monomera i dimera mravlje kiseline. Uspostavom vodikovih veza mijenja se fragmentacijska dinamika monomera u disocijacijsku dinamiku dimera. Kvantno - mehanički anharmonički frekvencijski računi potvrdili su postojanje dva tipa ionskih agregata izmeĎu protonirane all-trans n-butilamin Schiffove baze retinala (nSBR+) i protuiona trifluoroctene kiseline povezanih vodikovom vezom. Neadijabatskim simulacijama sustava kromofor - protuion u diklormetanu pokazano je da je ključni korak procesa relaksacije populacija inter-molekulskog stanja prijenosa naboja, što u otopini uzrokuje disocijaciju ionskog para i prekid fotoizomerizacije, dok se fiksiranjem udaljenosti protuiona produlji biološki aktivna C13=C14 veza. Simulacije solvatiranog nSBR+ ukazuju na rotacije oko formalno jednostrukih veza kao nereaktivni kanal.

Sažetak (engleski)

This dissertation contributes to the fundamental understanding of photochemical processes of complex systems on the boundary of chemistry, physics and biology. Implementation of theoretical procedures enables us to investigate the dynamics of the system of interest on the molecular level. Nonadiabatic dynamics in the framework of the time dependent density functional theory is used to simulate in vacuo relaxation of two conformers of formic acid monomers and dimers. By establishing hydrogen bonds, fragmentation dynamics of monomer changes to dissociative dynamics of dimers. Quantum - mechanical anharmonic frequency calculations confirmed the existence of two types of aggregates between protonated all-trans n-butylamine Schiff base of retinal (nSBR+) and the hydrogen bonded trifluoroacetic acid counterion. Using nonadiabatic dynamics simulations of the chromophore-counterion pairs in the dichloromethane, it is shown that the relaxation processes that set in after photo-excitation involve a formation of an inter-molecular charge transfer as a decisive step. In solution, this leads to dissociation of the chromophore-counterion pair and abortion of the photoisomerization, but constraining the distance of a counterion results in increasing biologically active C13=C14 bond length. Simulations of solvated nSBR+ reveal rotations around formally single bonds as a non-reactive channel.

• Ključne riječi: TDDFT; neadijabatska dinamika; mravlja kiselina; retinal; stanje prijenosa naboja
• Ključne riječi (engleski): TDDFT; nonadiabatic dynamics; formic acid; retinal; charge transfer state
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:223335
• Studijski program: Naziv: Kemija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski doktorski; Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje kemija (dr. sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: 164 str. ; 30 cm
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2018-09-05 16:10:56