Interested Article - Фёрстеровский перенос энергии

Внутримолекулярный перенос энергии в молекуле белка

Фёрстеровский перенос энергии иначе диполь-дипольный перенос энергии; флуоресцентный резонансный перенос энергии; индуктивно-резонансный перенос энергии ( англ. Förster resonance energy transfer , сокр., FRET; RET) — механизм переноса энергии между двумя хромофорами (от донора к акцептору), который происходит без промежуточного испускания фотонов и является результатом диполь -дипольного взаимодействия между донором и акцептором.

Описание

Данное явление носит имя немецкого физика (англ.) ( . Он в своей статье 1948 года проанализировал имеющиеся к тому моменту экспериментальные данные, связанные с явлением деполяризации флуоресценции, и предположил существование переноса энергии электронного возбуждения между молекулами. К оказавшим влияние на развитие теории и применения FRET, причисляют таких людей как Теодор Фёрстер, , Исак Стейнберг , Люберг Стриер , Людвиг Бренд .

Безызлучательный перенос энергии происходит от донора, находящегося в возбуждённом состоянии, на акцептор через диполь-дипольное взаимодействие. Характерной чертой данного процесса является тушение флуоресценции донора и возникновение более длинноволновой флуоресценции акцептора. Скорость этого процесса зависит от расстояния между объектами (убывает как r ⁻⁶ ), что позволяет измерять дистанцию как между двумя молекулами, так и между метками в одной макромолекуле . Эффективное расстояние, на котором скорость перехода составляет 50 % от максимума, называют фёрстеровским радиусом. Для большинства систем его величина составляет 20—50 Å .

Скорость переноса также зависит от степени перекрывания спектров испускания донора и поглощения акцептора, от взаимной ориентации диполей донора и акцептора и от времени жизни возбуждённого состояния донора в отсутствие акцептора.

Эффективность переноса энергии (или отношение числа событий переноса энергии к числу событий возбуждения донора) напрямую связана со скоростью переноса и имеет такую же зависимость от расстояния между объектами (убывает как r ⁻⁶ ).

Явление переноса энергии позволяет изучать строение макромолекул, оценивать межмолекулярные взаимодействия и скорости биохимических реакций. Оно активно используется в биохимии , молекулярной биологии , биотехнологии и медицине .

Примечания

Weber, G. (англ.) // The Biochemical Journal. — 1960. — Vol. 75 . — P. 345–352 .
Steinberg, I. Z. (англ.) // Annual Review of Biochemistry. — 1971. — Vol. 40 . — P. 83–114 .
Stryer, L. (англ.) // Annual Review of Biochemistry. — 1978. — Vol. 47 . — P. 819–846 .
Wu, P., Brand, L. Resonance energy transfer: methods and applications (англ.) // Analytical Biochemistry. — 1994. — Vol. 218 . — P. 1–13 .
, p. 3—8.

Литература

Ермолаев В. Л., Свешникова Е. Б., Шахвердов Т. А. Перенос энергии между органическими молекулами и ионами переходных металлов // Усп. хим.. — 1975. — Т. 44 , вып. 1 . — С. 48–74 . — doi : .
Лакович Дж. . — 1986. — С. —340. — 496 с.
Igor Medintz and Niko Hildebrandt. FRET – Förster Resonance Energy Transfer. From Theory to Applications. — 2013. — 815 с. — ISBN 978-3-527-32816-1 .
Lakowicz J. R. Principles of fluorescence spectroscopy. — Springer, 2006. — 954 p.
Ермолаев В. Л., Свешникова Е. Б., Бодунов Е. Н. Индуктивно-резонансный механизм безызлучательных переходов в ионах и молекулах в конденсированной фазе // УФН. 1996. Т. 166, № 3. С. 281—305.
Агранович В. М., Галанин М. Д. Перенос энергии электронного возбуждения в конденсированных средах. — М.: Наука, 1978. — 383 с.
Rakshit S., Vasudevan S. Resonance Energy Transfer from Cyclodextrin-Capped ZnO:MgO Nanocrystals to Included Nile Red Guest Molecules in Aqueous Media // ACS Nano. 2008. V. 2, № 7. P. 1473—1479.

Ссылки

При написании этой статьи использовался материал из издания « Словарь нанотехнологических терминов » (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons .