Förster přenos energie

Förster přenos energie jinak dipól-dipól přenos energie; fluorescenční přenos rezonanční energie; indukční přenos rezonanční energie ( Förster resonance energy transfer , zkr. FRET; RET) je mechanismus přenosu energie mezi dvěma chromofory  ( od donoru k akceptoru), ke kterému dochází bez mezilehlé emise fotonů a je výsledkem interakce dipól -dipól mezi dárcem a příjemcem.

Popis

Tento jev je pojmenován po německém fyzikovi Theodoru Försterovi.. Ve svém článku z roku 1948 analyzoval v té době dostupná experimentální data související s fenoménem fluorescenční depolarizace a navrhl existenci elektronického přenosu excitační energie mezi molekulami. Mezi ty, kteří ovlivnili vývoj teorie a aplikace FRET patří takoví lidé jako Theodor Förster, Gregorio Weber [1] , Isak Steinberg [2] , Luberg Strier [3] , Ludwig Brand [4] [5] .

Neradiační přenos energie nastává z donoru v excitovaném stavu na akceptor prostřednictvím interakce dipól-dipól. Charakteristickým rysem tohoto procesu je zhášení fluorescence donoru a výskyt akceptorové fluorescence s delší vlnovou délkou. Rychlost tohoto procesu závisí na vzdálenosti mezi objekty (snižuje se jako r −6 ), což umožňuje měřit vzdálenost jak mezi dvěma molekulami, tak mezi značkami v jedné makromolekule . Efektivní vzdálenost, při které je rychlost přechodu 50 % maxima, se nazývá Försterův poloměr. Pro většinu systémů je jeho hodnota 20–50  Å .

Rychlost přenosu závisí také na míře překryvu mezi emisním spektrem donoru a absorpcí akceptoru, na vzájemné orientaci dipólů donoru a akceptoru a na době života excitovaného stavu donoru v nepřítomnosti. příjemce.

Účinnost přenosu energie (nebo poměr počtu událostí přenosu energie k počtu donorových excitačních událostí) přímo souvisí s rychlostí přenosu a má stejnou závislost na vzdálenosti mezi objekty (klesá jako r −6 ).

Fenomén přenosu energie umožňuje studovat strukturu makromolekul, hodnotit mezimolekulární interakce a rychlosti biochemických reakcí. Aktivně se využívá v biochemii , molekulární biologii , biotechnologii a medicíně .

Poznámky

1. ↑ Weber, G. Fluorescenčně-polarizační spektrum a přenos elektronové energie v proteinech  //  The Biochemical Journal. - 1960. - Sv. 75 . — S. 345–352 .
2. ↑ Steinberg, I. Z. Long-range nonradiative transfer of electronic excitation energy in proteins and polypeptides  //  Annual Review of Biochemistry. - 1971. - Sv. 40 . — S. 83–114 .
3. ↑ Stryer, L. Fluorescenční přenos energie jako spektroskopické pravítko  //  Annual Review of Biochemistry. - 1978. - Sv. 47 . — S. 819–846 .
4. ↑ Wu, P., Brand, L. Rezonanční přenos energie: metody a aplikace  //  Analytická biochemie. - 1994. - Sv. 218 . — S. 1–13 .
5. ↑ Medintz I., Hildebrandt N., 2013 , s. 3-8.

Literatura

• Ermolaev, V.L., Sveshnikova, E.B., and Shakhverdov, T.A., Přenos energie mezi organickými molekulami a ionty přechodných kovů, Usp. chem.. - 1975. - T. 44 , no. 1 . — s. 48–74 . - doi : 10.1070/RC1975v044n01ABEH002142 .
• Lakovic, J. Základy fluorescenční spektroskopie . - 1986. - S.  306 -340. — 496 s.
• Igor Medintz a Niko Hildebrandt. FRET – Forsterův rezonanční přenos energie. Od teorie k aplikacím. - 2013. - 815 s. - ISBN 978-3-527-32816-1 .
• Lakowicz JR Principy fluorescenční spektroskopie. - Springer, 2006. - 954 s.
• Ermolaev VL, Sveshnikova EB, Bodunov EN  Indukčně-rezonanční mechanismus nezářivých přechodů v iontech a molekulách v kondenzované fázi // Phys. 1996. V. 166, č. 3. S. 281-305.
• Agranovich VM, Galanin MD  Elektronický přenos excitační energie v kondenzovaných médiích. — M.: Nauka, 1978. — 383 s.
• Rakshit S., Vasudevan S. Rezonanční přenos energie z nanokrystalů ZnO:MgO opatřených cyklodextrinem na zahrnuté hostující molekuly nilské červeně ve vodném médiu // ACS Nano. 2008. V. 2, č. 7. S. 1473-1479.

Odkazy