Isaac Newton (1643 – 1727) „If I have seen farther than others it is because I have stood on the shoulders of giants.” (Bernard of Chartres, 12. század)

His main discovery was the ultraviolet region of the spectrum. He believed it “…broadened man's view beyond the narrow region of visible light …”. Ritter discovered that silver chloride decomposed in the presence of light, and that it decomposed at an even faster rate when exposed to invisible light. This proved that there was unknown radiation beyond the violet end of the spectrum - thenceforward to be called 'ultraviolet'. Frederick William Herschel ( ) – A hőmérséklet emelkedésének mérésével felfedezte az infravörös spektrumot. Johann Wilhelm Ritter ( )

Newton’s theory of light was “corpuscular”; he believed that light must be made of particles, because it didn’t bend around corners in the way that waves were observed to do. Huygens in contrast believed that “…an expanding sphere of light behaves as if each point on the wave front were a new source of radiation of the same frequency and phase.” Huygens’ principle illustrated by water waves

Young’s experiment with light shining through a set of slits showed diffraction. This was as expected from Huygens’ hypothesis, and showed that light did bend around corners. Disproved Newton’s corpuscular hypothesis.

i) That a changing magnetic field should always be related to a changing electric field. ii) That 'the rate of propagation of transverse vibrations...agrees so exactly with the velocity of light...that we can scarcely avoid the inference that light consists in the transverse vibrations of the same medium which is the cause of electric and magnetic phenomena'. ii) In his 1864 Dynamical Theory of the Electromagnetic Field, Maxwell argued not simply that the optical and electromagnetic media were the same, but that “light itself (including radiant heat, and other radiations if any) is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field'. James Clerk Maxwell ( ) Maxwell’s theory “…remains for all time one of the greatest triumphs of human intellectual endeavor.” Max Planck

Excitonok és energia-átadás 1Ha a gerjesztési energia nagyon gyorsan átadódik, akkor nem lokalizálható egyetlen molekulára. –A gerjesztési állapot magában foglalja A-t és B-t is (esetleg másokat is). –Így keletkezik az exciton sáv. –A gerjesztés diffúzió módjára terjed szét a molekulák között. 2Ha a gerjesztési energia átadása lassú (< 10 8 sec -1 ), akkor az egyes lépések jól megkülönböztethetők, és mérhetők. –Spektroszkópiai vonalzó: az energia-átadás hatékonyságának mérésével az A és B molekulák közti távolság meghatározható. h gerjesztett Gerjesztési energia átadása A B

Az elektron gerjesztési energia vándorlása a fotoszintetikus fénybegyűjtő rendszerben A fotoszintetizáló bíborbaktériumokban (Rb. sphaeroides) két fénybegyűjtő komplex van: LH2  LH1  Reakciócentrum

A fény elnyelését követő, pikoszekundumok alatt lezajló energia-átadás az LH2-LH1-Reakciócentrum fénybegyűjtő-rendszerben

LH2 LH1 Reakciócentrum

LH2 festék-fehérje-komplex: 9 azonos protomer-ből épül fel, amelyek összetétele: 1  alegység 1  alegység 3 bacterioklorofill 1 rodopin glükozid 1  octyl glükozid

Bakterioklorofill-a Rodopin glükozid

Fehérjéhez kötött festékek abszorpciós spektrumainak hangolása elektrosztatikus és térbeli kölcsönhatás útján. Látópigmentek: a rodopszin család alapállapot Gerjesztett állapot Kék az eltolódás, ha a gerjesztett állapot energiája megnő a fehérje egyik aminosav oldalláncával való kölcsönhatás miatt

pálcikák: fekete/fehér látás csapok: színlátás

Rodopszin A szem pálcika sejtjeiben levő látópigmentek felelősek a szürkületi látásért max = 500 nm Ugyanazon látópigment/fehérje komplexek a szem csapsejtjeiben a színes látásért felelnek max = 414 nm (blue) max = 533 nm (green) max = 560 nm (red) A festék ugyanaz: 11-cis retinal “spektrális finomhangolás” a közeli aminosavakkal való kölcsönhatással Biochem (2001) 40,

11-cis retinal all trans retinal h

A nemi érdeklődés felkeltése fluoreszcencia fénnyel Science (2002) 295, 92 Fehér fényUV megvilágítás A papagájok fluoreszkáló tollazata nemi jelzés

Mélytengeri medúza vészhelyzetben Biolumineszcenciával fénykereket működtet, hogy nagyobb ragadozó figyelmét felkeltse.

Telepes medúza 2000 m-re a tenger felszíne alatt. Csaliként alkalmazott biolumineszcencia halak befogására (Science, július 8.)

Measuring the Diffusion of Proteins in the Cytoplasm of E. coli Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) 1. Express a protein that is fluorescent: green fluorescent protein, GFP. 2. Use a laser to “photo-bleach” the fluorescent protein in part of a single bacterial cell. This permanently destroys the fluorescence from proteins in the target area. 3. Measure the intensity of fluorescence as the protein diffuses into the region which was photo-bleached. Ready.. Aim... Fire! Diffusion of protein into the spot t0t0 t1t1 t2t2 E. coli cell

Single cell, expressing GFP Bleach cell center with a laser, t 0 t = 0.37 sec after flash t = 1.8 sec after flash J. Bacteriology (1999) 181, Diffusion of the Green Fluorescent Protein inside E. coli 4 µm one can observe the molecules diffusing back into the bleached area

Diffusion of the Green Fluorescent Protein inside E. coli Results: D = 7.7 µm 2 /sec (7.7 x cm 2 /sec) this is 11-fold less than the diffusion coefficient in water = 87 µm 2 /sec Slow translational diffusion is due to the crowding resulting from the very high protein concentration in the bacterial cytoplasm ( mg/ml) J. Bacteriology (1999) 181,