Förster energiöverföring

Förster energiöverföring annars dipol-dipol energiöverföring; fluorescerande resonansenergiöverföring; induktiv resonansenergiöverföring ( Förster resonance energy transfer , förkortning, FRET; RET) är en mekanism för energiöverföring mellan två kromoforer  ( från donator till acceptor), som sker utan mellanliggande emission av fotoner och är resultatet av en dipol - dipolinteraktion mellan givare och mottagare.

Beskrivning

Detta fenomen är uppkallat efter den tyske fysikern Theodor Förster.. I sin artikel från 1948 analyserade han de experimentella data som var tillgängliga vid den tiden relaterade till fenomenet fluorescensdepolarisering och föreslog förekomsten av en elektronisk excitationsenergiöverföring mellan molekyler. De som påverkade utvecklingen av teorin och tillämpningen av FRET inkluderar sådana personer som Theodor Förster, Gregorio Weber [1] , Isak Steinberg [2] , Luberg Strier [3] , Ludwig Brand [4] [5] .

Icke-strålningsenergiöverföring sker från en givare i ett exciterat tillstånd till en acceptor genom en dipol-dipol-interaktion. Ett karakteristiskt kännetecken för denna process är släckningen av donatorfluorescensen och uppkomsten av acceptorfluorescens med längre våglängd. Hastigheten för denna process beror på avståndet mellan objekt (minskar som r −6 ), vilket gör det möjligt att mäta avståndet både mellan två molekyler och mellan märken i en makromolekyl . Det effektiva avståndet vid vilket övergångshastigheten är 50 % av maximum kallas Försterradien. För de flesta system är dess värde 20–50  Å .

Överföringshastigheten beror också på graden av överlappning mellan donatorns emissionsspektra och acceptorns absorption , på den ömsesidiga orienteringen av donatorns och acceptorns dipoler och på livslängden för donatorns exciterade tillstånd i frånvaro av en acceptor.

Energiöverföringseffektiviteten (eller förhållandet mellan antalet energiöverföringshändelser och antalet donatorexcitationshändelser) är direkt relaterad till överföringshastigheten och har samma beroende av avståndet mellan objekt (minskar som r −6 ).

Fenomenet energiöverföring gör det möjligt att studera strukturen hos makromolekyler, att utvärdera intermolekylära interaktioner och hastigheten för biokemiska reaktioner. Det används aktivt inom biokemi , molekylärbiologi , bioteknik och medicin .

Anteckningar

  1. Weber, G. Fluorescens-polarisationsspektrum och elektronisk energiöverföring i proteiner  //  The Biochemical Journal. - 1960. - Vol. 75 . — S. 345–352 .
  2. Steinberg, I. Z. Långtäckande icke-strålningsöverföring av elektronisk excitationsenergi i proteiner och polypeptider  //  Annual Review of Biochemistry. - 1971. - Vol. 40 . — S. 83–114 .
  3. Stryer, L. Fluorescensenergiöverföring som en spektroskopisk linjal  //  Annual Review of Biochemistry. - 1978. - Vol. 47 . — S. 819–846 .
  4. Wu, P., Brand, L. Resonansenergiöverföring: metoder och tillämpningar  //  Analytical Biochemistry. - 1994. - Vol. 218 . — S. 1–13 .
  5. Medintz I., Hildebrandt N., 2013 , sid. 3-8.

Litteratur

Länkar