Studium biogenních krystalů síranových a fosfátových komplexů s kovy alkalických zemin vyskytujících se v mikroorganismech pomocí Ramanovy spektroskopie

Anotace: V mnoha mikroorganizmech se vyskytují různorodé krystalické inkluze včetně biogenních minerálů. Jednou významnou skupinou jsou mikrokrystaly celestinu (SrSO4) a barytu (BaSO4) vyskytující se v některých sladkovodních i mořských mikroorganizmech. Jejich funkce není plně objasněná. Přestože koncentrace stroncia a baria v životním prostředí je podstatně nižší než koncentrace vápníku, některé mikroorganizmy dokážou tyto prvky selektivně akumulovat v pozoruhodných množstvích, a to i při nadbytku vápníku, a ukládat je uvnitř svých buněk jako nerozpustné sírany. V umělých podmínkách, kde je možno kontrolovat koncentraci Ca, Ba a Sr, lze docílit tvorby biogenních směsných krystalů o různé stechiometrii, které se dají charakterizovat přímo v buňkách pomocí Ramanovy mikroskopie. Druhou zajímavou skupinu představuji nerozpustné komplexy některých dvojmocných kovů s fosfáty, zejména pyrofosfáty a polyfosfáty. U polyfosfátů je známo, že mají řadu důležitých biologických funkcí. Pyrofosfáty můžou vznikat jako produkt štěpení ATP. V obou případech by informace o stechiometrii kationtů v komplexech získána spektroskopicky in-situ mohla přispět k lepšímu pochopení jejich funkcí. Předmětem diplomové práce bude nalezení spektrálních markerů umožňujících určit chemické složení těchto biogenních krystalů pomocí Ramanovy mikroskopie. Řešitel připraví řadu syntetických vzorků se známým stechiometrickým poměrem, proměří jejich Ramanova spektra a určí souvislost mezi spektrálními charakteristikami a stechiometrií. Výsledky budou použity pro určení stechiometrie v biogenních mikrokrystalech mikroorganizmů. Experimentální vybavení a potřebný materiál jsou k dispozici. Diplomová práce bude součástí grantového projektu GAČR, ze kterého bude řešiteli poskytnuta finanční podpora.