Ферстерівський перенос енергії (англ. Förster energy transfer) — процес переносу енергії збудження між двома хромофорами у ближньому полі за рахунок . Цей принцип часто використовується в біохімії та у цьому випадку зазвичай називається «флюоресцентим резонансним переносом енергії».
Хромофор-донор, що отримує енергію збудження, здатний передавати її хромофору-акцептору, розташованому в безпосередній близькості від нього (зазвичай <10 нм), через безвипромінюванний процес диполь-дипольної взаємодії. Цей процес переносу енергії відомий як ферстерівський перенос, за ім'ям німецького фізика (Theodor Förster). Якщо обидві молекули флюоресцентні, часто використовується термін «флюоресцентний резонансний перенос енергії», хоча енергія передається без випромінювання, тобто без участі флюоресценції. Перенос енергії аналогічний іншим хвильовим процесам, що відбуваються у близькому полі, через те, що відстань між хромофорами набато менша від довжини хвилі світла, таким чином енергія передається за рахунок утворення віртуального фотона, який, проте, є лише формальним об'єктом, що не може прямо спостерігатися.
Фізична природа
Для розрахунку ймовірності переносу збудження між хромофорами, необхідно застосовувати квантову механіку, однак ферстерівський перенос можна якісно зрозуміти, виходячи з класичних міркувань. У класичному підході електронне збудження можна розглядати як коливання певного осцилятора (дивіться Осцилятор Лоренца) з частотою, що відповідає енергії збудження, розділеній на сталу Планка. Такий осцилятор характеризується певним дипольним моментом, що створює навколо себе змінне електричне поле. Коливання електричного поля зумовлюють появу наведеного дипольного моменту в іншому хромофорі, який коливається із тією ж частотою. Якщо енергії збудження двох хромофорів однакові або близькі, виникає резонанс. В результаті утворюється система двох зв'язаних осциляторів. Як відмомо з класичної механіки, якщо в системі двох зв'язаних осциляторів у початковому стані один коливається, а другий непорушний, то згодом вся енергія коливань переходить до іншого осцилятора (дивіться ефект маятників).
Електричне поле диполя спадає з віддаллю від нього, як , а тому наведений дипольний момент обернено-пропорційний кубу віддалі між хромофорами. Енергія взаємодії дипольних моментів теж обернено-пропорційна кубу віддалі, а тому енергія диполь-дипольної взаємодії обернено-пропорційна шостому степеню від віддалі.
Примітки
- Förster T. Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz, Ann. Physik 1948, 437, 55. DOI:10.1002/andp.19484370105
- Joseph R. Lakowicz, «Principles of Fluorescence Spectroscopy», Plenum Publishing Corporation, 2nd edition (July 1, 1999)
- FRET microscopy tutorial from Olympus. Архів оригіналу за 29 червня 2012. Процитовано 18 жовтня 2008.
![]() | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Fersterivskij perenos energiyi angl Forster energy transfer proces perenosu energiyi zbudzhennya mizh dvoma hromoforami u blizhnomu poli za rahunok Cej princip chasto vikoristovuyetsya v biohimiyi ta u comu vipadku zazvichaj nazivayetsya flyuorescentim rezonansnim perenosom energiyi Hromofor donor sho otrimuye energiyu zbudzhennya zdatnij peredavati yiyi hromoforu akceptoru roztashovanomu v bezposerednij blizkosti vid nogo zazvichaj lt 10 nm cherez bezviprominyuvannij proces dipol dipolnoyi vzayemodiyi Cej proces perenosu energiyi vidomij yak fersterivskij perenos za im yam nimeckogo fizika Theodor Forster Yaksho obidvi molekuli flyuorescentni chasto vikoristovuyetsya termin flyuorescentnij rezonansnij perenos energiyi hocha energiya peredayetsya bez viprominyuvannya tobto bez uchasti flyuorescenciyi Perenos energiyi analogichnij inshim hvilovim procesam sho vidbuvayutsya u blizkomu poli cherez te sho vidstan mizh hromoforami nabato mensha vid dovzhini hvili svitla takim chinom energiya peredayetsya za rahunok utvorennya virtualnogo fotona yakij prote ye lishe formalnim ob yektom sho ne mozhe pryamo sposterigatisya Fizichna prirodaDlya rozrahunku jmovirnosti perenosu zbudzhennya mizh hromoforami neobhidno zastosovuvati kvantovu mehaniku odnak fersterivskij perenos mozhna yakisno zrozumiti vihodyachi z klasichnih mirkuvan U klasichnomu pidhodi elektronne zbudzhennya mozhna rozglyadati yak kolivannya pevnogo oscilyatora divitsya Oscilyator Lorenca z chastotoyu sho vidpovidaye energiyi zbudzhennya rozdilenij na stalu Planka Takij oscilyator harakterizuyetsya pevnim dipolnim momentom sho stvoryuye navkolo sebe zminne elektrichne pole Kolivannya elektrichnogo polya zumovlyuyut poyavu navedenogo dipolnogo momentu v inshomu hromofori yakij kolivayetsya iz tiyeyu zh chastotoyu Yaksho energiyi zbudzhennya dvoh hromoforiv odnakovi abo blizki vinikaye rezonans V rezultati utvoryuyetsya sistema dvoh zv yazanih oscilyatoriv Yak vidmomo z klasichnoyi mehaniki yaksho v sistemi dvoh zv yazanih oscilyatoriv u pochatkovomu stani odin kolivayetsya a drugij neporushnij to zgodom vsya energiya kolivan perehodit do inshogo oscilyatora divitsya efekt mayatnikiv Elektrichne pole dipolya spadaye z viddallyu vid nogo yak 1 R 3 displaystyle 1 R 3 a tomu navedenij dipolnij moment oberneno proporcijnij kubu viddali mizh hromoforami Energiya vzayemodiyi dipolnih momentiv tezh oberneno proporcijna kubu viddali a tomu energiya dipol dipolnoyi vzayemodiyi oberneno proporcijna shostomu stepenyu vid viddali PrimitkiForster T Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz Ann Physik 1948 437 55 DOI 10 1002 andp 19484370105 Joseph R Lakowicz Principles of Fluorescence Spectroscopy Plenum Publishing Corporation 2nd edition July 1 1999 FRET microscopy tutorial from Olympus Arhiv originalu za 29 chervnya 2012 Procitovano 18 zhovtnya 2008 Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi