Forster energioverførsel

Förster energioverførsel ellers dipol-dipol energioverførsel; fluorescerende resonansenergioverførsel; induktiv resonansenergioverførsel ( Förster resonansenergioverførsel , forkortelse, FRET; RET) er en mekanisme for energioverførsel mellem to kromoforer  ( fra donor til acceptor), som forekommer uden mellemliggende emission af fotoner og er resultatet af en dipol -dipol- interaktion mellem donor og acceptor.

Beskrivelse

Dette fænomen er opkaldt efter den tyske fysiker Theodor Förster.. I sin artikel fra 1948 analyserede han de eksperimentelle data, der var tilgængelige på det tidspunkt, relateret til fænomenet fluorescensdepolarisering og foreslog eksistensen af ​​en elektronisk excitationsenergioverførsel mellem molekyler. De, der påvirkede udviklingen af ​​teorien og anvendelsen af ​​FRET, omfatter sådanne mennesker som Theodor Förster, Gregorio Weber [1] , Isak Steinberg [2] , Luberg Strier [3] , Ludwig Brand [4] [5] .

Ikke-strålende energioverførsel sker fra en donor i en exciteret tilstand til en acceptor gennem en dipol-dipol-interaktion. Et karakteristisk træk ved denne proces er quenchingen af ​​donorfluorescensen og fremkomsten af ​​længere bølgelængde acceptorfluorescens. Hastigheden af ​​denne proces afhænger af afstanden mellem objekter (aftager som r −6 ), hvilket gør det muligt at måle afstanden både mellem to molekyler og mellem mærker i ét makromolekyle . Den effektive afstand, hvor overgangshastigheden er 50 % af maksimum, kaldes Förster-radius. For de fleste systemer er dens værdi 20-50  Å .

Overførselshastigheden afhænger også af graden af ​​overlap mellem donorens emissionsspektre og absorptionen af ​​acceptoren, af den indbyrdes orientering af donorens og acceptorens dipoler og af levetiden for donorens exciterede tilstand i fravær af en acceptor.

Energioverførselseffektiviteten (eller forholdet mellem antallet af energioverførselshændelser og antallet af donorexcitationshændelser) er direkte relateret til overførselshastigheden og har samme afhængighed af afstanden mellem objekter (falder som r −6 ).

Fænomenet energioverførsel gør det muligt at studere strukturen af ​​makromolekyler, at evaluere intermolekylære interaktioner og hastigheden af ​​biokemiske reaktioner. Det bruges aktivt inden for biokemi , molekylærbiologi , bioteknologi og medicin .

Noter

  1. Weber, G. Fluorescens-polarisationsspektrum og elektronisk energioverførsel i proteiner  //  The Biochemical Journal. - 1960. - Bd. 75 . — S. 345–352 .
  2. Steinberg, I. Z. Langrækkende ikke-strålende overførsel af elektronisk excitationsenergi i proteiner og polypeptider  //  Annual Review of Biochemistry. - 1971. - Bd. 40 . — S. 83–114 .
  3. Stryer, L. Fluorescensenergioverførsel som en spektroskopisk lineal  //  Annual Review of Biochemistry. - 1978. - Bd. 47 . — S. 819–846 .
  4. Wu, P., Brand, L. Resonansenergioverførsel: metoder og anvendelser  //  Analytical Biochemistry. - 1994. - Bd. 218 . — S. 1–13 .
  5. Medintz I., Hildebrandt N., 2013 , s. 3-8.

Litteratur

Links