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DOI: 10.5445/IR/1000085187
Veröffentlicht am 02.10.2018

Simulation of Long-Range Proton Transfer - Development and Application

Mast, Thilo Gunter

Abstract:
Die archaeale Protonenpumpe Bacteriorhodopsin nutzt Sonnenlicht um einen Protonengradienten
über der Zellmembran aufzubauen. Der Mechanismus der Energieumwandlung basiert auf einem
gut erforschten Photozyklus. Obwohl schon über 45 Jahre an diesem bioenergetischen Modellsystem
geforscht wurde, sind noch immer wenig Informationen über den letzten Schritt dieses Photozykluses
vorhanden: den Übergang vom O zum Grundzustand (bR). Es wird jedoch angenommen, dass ein
langreichweitiger Protonentransfer den bR Zustand wiederherstellt.
Diese Arbeit zielt darauf ab, weitere ... mehr

Abstract (englisch):
The archaeal proton pump bacteriorhodopsin uses sunlight to build up a proton gradient across the
cell membrane. The mechanism of energy conversion is based on a well investigated photocycle.
Despite over 45 years of research on this bioenergetical model system, there is still little information
available about the last step of the photocycle: the O→ground (bR) state transition. It is merely
assumed that a long-range proton transfer recovers the bR state of bacteriorhodopsin.
This work aims to shed further light on the mechanistic details and thermodynamic/kinetic ... mehr


Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2018
Sprache Englisch
Identifikator URN: urn:nbn:de:swb:90-851875
KITopen ID: 1000085187
Verlag Karlsruhe
Umfang IV, 182 S.
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemie und Biowissenschaften (CHEM-BIO)
Institut Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Prüfungsdatum 17.04.2018
Referent/Betreuer Prof. M. Elstner
Schlagworte proton transfer reactions, bacteriorhodopsin, proton pump, grotthuss mechanism, hydronium, proton hole, molecular mechanics, molecular dynamics simulations, hybrid QM/MM simulations, reaction coordinates, center of excess charge, free energy simulations, enhanced sampling, umbrella sampling, metadynamics, hamiltonian replica exchange, non-covalent interactions, Pauli repulsion, rotational barriers, dispersion, density functional tight binding, dftb, long-range corrected density functional tight binding, lc-dftb
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