Energy Transfer and Fluorescence Quenching in Chlorophyll Containing Vesicles

Fluorescence spectroscopic experiments are reported on dimyristoyllecithin (DML) vesicles containing pheophytin a, chlorophyll a or chlorophyll b. From the temperature as well as from the concentration dependence of the fluorescence intensity a phase separation at low temperatures is observed: The chlorophylls are solubilized by the DML phase only up to concentrations of the order of 1 mole-%. the excess molecules being precipitated in domains containing almost exclusively the chlorophylls. – Whereas at high temperatures (30°C) for chlorophyll a containing vesicles a phase separation could not be established, this was possible in the pheophytin case. The pheophytin solubility in the liquid DML phase amounts to about 10 mole-%, which is consistent with monolayer studies of the system. – The efficiency of energy transfer from chlorophyll b to chlorophyll a increases with decreasing temperature for small chlorophyll concentrations (< 1 mol-%). This is due to the decrease in intermolecular distance on solidification of the lipid. The temperature dependence of the transfer efficiency is reversed at high chlorophyll concentrations (≤ 20 mole-%). This is interpreted as a consequence of the decrease of the chlorophyll solubility in the DML phase that causes a decrease in the chlorophyll-chlorophyll distance. Liposomen aus Dimyristoyllezithin (DML), die Pheophytin a, Chlorophyll a oder Chlorophyll b enthalten, wurden fluoreszenzspektroskopisch untersucht. Aus der Temperatur-bzw. Konzentrationsabhangigkeit der Fluoreszenz konnte eine Phasentrennung bei Temperaturen unterhalb der Lipidphasenumwandlung ermittelt werden: Die Chlorophylle losen sich nur zu 1 Mol-% in der DML-Phase. Der uberschus bildet Domanen, die ausschlieslich Chlorophylle enthalten. – Bei einer Temperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur (30°C) konnte fur Liposomen, die Chlorophyll a enthielten, keine Phasentrennung beobachtet werden. Pheophytin dagegen zeigt deutlich Ausscheidungsphanomene. Die Loslichkeit des Pheophytins in der quasikristallinen Lipidphase betragt etwa 10 Mol-% in ubereinstimmung mit Messungen an Lipidmonoschichten. – Die Wirksamkeit der Energieubertragung von Chlorophyll b zu Chlorophyll a in Lipidvesikeln steigt mit fallender Temperatur bei Chlorophyllkonzentrationen von weniger als 1 Mol-%. Die Ursache dieser Abnahme liegt in der Abnahme der zwischenmolekularen Abstande beim Ubergang des Lipides in die kristalline Phase. Bei hohen Chlorophyllkonzentrationen (≤20 Mol-%) nimmt dagegen die Wirksamkeit der Energicubertragung mit fallender Temperatur ab. Dies ist eine Folge der abnehmenden Loslichkeit des Chlorophylls in der DML-Phase, wodurch eine Abnahme des zwischenmolekularen Abstandes zwischen den Chlorophyll-Molekulen bewirkt wird.