Transferul de energie Förster

Förster transfer de energie, altfel transfer de energie dipol-dipol; transfer de energie rezonantă fluorescentă; Transferul de energie de rezonanță inductivă ( Förster Resonance Energy Transfer , prescurtare, FRET; RET) este un mecanism de transfer de energie între doi cromofori  ( de la donor la acceptor), care are loc fără emisie intermediară de fotoni și este rezultatul unei interacțiuni dipol -dipol între donator și acceptor.

Descriere

Acest fenomen este numit după fizicianul german Theodor Förster.. În articolul său din 1948, el a analizat datele experimentale disponibile la acea vreme legate de fenomenul de depolarizare a fluorescenței și a sugerat existența unui transfer electronic de energie de excitație între molecule. Cei care au influențat dezvoltarea teoriei și a aplicării FRET includ oameni precum Theodor Förster, Gregorio Weber [1] , Isak Steinberg [2] , Luberg Strier [3] , Ludwig Brand [4] [5] .

Transferul de energie neradiativă are loc de la un donor într-o stare excitată la un acceptor printr-o interacțiune dipol-dipol. O trăsătură caracteristică a acestui proces este stingerea fluorescenței donorului și apariția fluorescenței acceptoare cu lungime de undă mai lungă. Viteza acestui proces depinde de distanța dintre obiecte (descrește cu r -6 ), ceea ce face posibilă măsurarea distanței atât între două molecule, cât și între semnele dintr-o macromoleculă . Distanța efectivă la care rata de tranziție este de 50% din maxim se numește raza Förster. Pentru majoritatea sistemelor, valoarea sa este de 20–50  Å .

Rata de transfer depinde, de asemenea, de gradul de suprapunere între spectrele de emisie ale donorului și absorbția acceptorului, de orientarea reciprocă a dipolilor donorului și acceptorului și de durata de viață a stării excitate a donorului în absență. a unui acceptor.

Eficiența transferului de energie (sau raportul dintre numărul de evenimente de transfer de energie și numărul de evenimente de excitare a donatorului) este direct legată de rata de transfer și are aceeași dependență de distanța dintre obiecte (descrește cu r -6 ).

Fenomenul de transfer de energie face posibilă studierea structurii macromoleculelor, evaluarea interacțiunilor intermoleculare și a vitezelor reacțiilor biochimice. Este utilizat în mod activ în biochimie , biologie moleculară , biotehnologie și medicină .

Note

1. ↑ Weber, G. Spectrul de fluorescență-polarizare și transferul de energie electronică în proteine  ​​//  The Biochemical Journal. - 1960. - Vol. 75 . — P. 345–352 .
2. ↑ Steinberg, I. Z. Transfer nonradiative pe distanță lungă de energie de excitație electronică în proteine ​​și polipeptide  //  Annual Review of Biochemistry. - 1971. - Vol. 40 . — P. 83–114 .
3. ↑ Stryer, L. Fluorescence energy transfer as a spectroscopic ruler  //  Annual Review of Biochemistry. - 1978. - Vol. 47 . — P. 819–846 .
4. ↑ Wu, P., Brand, L. Resonance energy transfer: methods and applications  //  Analytical Biochemistry. - 1994. - Vol. 218 . — P. 1–13 .
5. ↑ Medintz I., Hildebrandt N., 2013 , p. 3-8.

Literatură

• Ermolaev, V.L., Sveshnikova, E.B. și Shakhverdov, T.A., Transferul de energie între molecule organice și ioni de metale de tranziție, Usp. chim.. - 1975. - T. 44 , nr. 1 . — p. 48–74 . - doi : 10.1070/RC1975v044n01ABEH002142 .
• Lakovic, J. Fundamentele spectroscopiei de fluorescență . - 1986. - S.  306 -340. — 496 p.
• Igor Medintz și Niko Hildebrandt. FRET – Forster Resonance Energy Transfer. De la teorie la aplicații. - 2013. - 815 p. - ISBN 978-3-527-32816-1 .
• Lakowicz JR Principiile spectroscopiei de fluorescență. - Springer, 2006. - 954 p.
• Ermolaev VL, Sveshnikova EB, Bodunov EN  Mecanismul de rezonanță inductiv al tranzițiilor neradiative în ioni și molecule în faza condensată // Fiz. 1996. V. 166, nr. 3. S. 281-305.
• Agranovich VM, Galanin MD  Transferul de energie de excitație electronică în medii condensate. — M.: Nauka, 1978. — 383 p.
• Rakshit S., Vasudevan S. Transferul de energie de rezonanță de la nanocristalele ZnO:MgO acoperite cu ciclodextrină la moleculele oaspeților roșii Nil incluse în medii apoase // ACS Nano. 2008. V. 2, Nr. 7. P. 1473-1479.

Link -uri