caged-CO2 als Tool für die zeitaufgelöste - biophysik
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caged-CO2 als Tool für die zeitaufgelöste Messung der Reaktionen von CO2 Arbeitskreis Prof. Dr. Werner Mäntele Ansprechpartner Dr. Georg Wille Art Bachelor- oder Masterarbeit Hintergrund Atmosphärisches CO2 trägt wesentlich zum Treibhauseffekt bei, und vielfältige wissenschaftliche und politische Bemühungen werden unternommen, um den CO2-Ausstoss der Industriegesellschaft zu verringern. Eine Reihe von Reaktionen ist in der Lage, CO2 zu fixieren und so aus der Luft zu entfernen. Die wichtigste ist die pflanzliche Photosynthese mit dem Enzym RuBisCO (Bild), aber auch eine Reihe anderer Enzyme katalysiert solche Carboxylierungsreaktionen. Ziele Mittels eines caged-CO2-Verbindung, die erst bei UV-Belichtung CO2 freisetzt, soll die Reaktion des Gases mit verschiedenen Enzymen zeitaufgelöst im IR-Spektrometer verfolgt werden. In den Spektren sollen dann Banden identifiziert werden, die von den Reaktionsintermediaten des CO2 mit dem Enzym stammen. Dazu sind die Messung von Modellverbindungen und von isotopenmarkierten Verbindungen notwendig. Gesamtprojekt Das Verständnis der Mechanismen von Carboxylierungsreaktionen ermöglicht das Design neuer, effizienterer Katalysatoren, die einen Beitrag zur Verringerung des CO2-Ausstoßes leisten können. Für diese Untersuchungen wird eine Methode benötigt, mit der das CO 2 während der Reaktion direkt beobachtet werden kann. Das wird durch die Infrarot-Spektroskopie möglich. Neben den Reaktionen des CO2 mit Enzymen ist auch das Design optimierter caged-CO2-Verbindungen und die Untersuchung ihrer Photochemie Bestandteil des Projektes, das in Zusammenarbeit mit weiteren Arbeitsgruppen auf dem Campus durchgeführt wird. Arbeitsplan Mehrere Enzyme liegen bereits in gereinigter Form vor, sodass nun die zeitaufgelöste Aufnahme der IR-Spektren dieser Enzyme bei deren Reaktion mit photolytisch freigesetztem CO2 ansteht. Für die Zuordnung der Banden im Spektrum sind darüber hinaus Messungen mit isotopenmarkiertem CO2 erforderlich. Auch neue caged-Verbindungen aus der Kooperation mit den Arbeitskreisen Heckel, Terfort und Schwalbe sollen vermessen werden. Zeitplan 2 Monate Einarbeitung 3 Monate (Probenpräparation), spektroskopische Messungen, Auswertung, parallele Abfassung der schriftlichen Arbeit (für die Masterarbeit entsprechend länger) ([email protected]) Arbeitsgebiete Beginn ab sofort Keywords caged-CO2 Infrarotspektroskopie Isotopenmarkierung Carboxylierung Photochemie 20% 60% 20% (Bio)chemie Spektroskopie Ausw ertung
