Фёрстеровский перенос энергии

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 Теодора Фёрстера  (англ.) (рус.. 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, Грегорио Вебер^[1], Исак Стейнберг^[2], Люберг Стриер^[3], Людвиг Бренд^[4][5].

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

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:10.1070/RC1975v044n01ABEH002142.
• Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. — 1986. — С. 306—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^{(статья, авторы)} из издания «Словарь нанотехнологических терминов» (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.

Эта страница в последний раз была отредактирована 14 мая 2022 в 15:08.