Förster共振能量传输(FRET)简介

在包括荧光显微镜在内的生物应用中，Förster共振能量转移(FRET)技术的应用已大大增加。这种技术允许分子相互作用和构象变化。通过Förster机制，荧光能量转移通过无辐射、库伦、偶极-偶极相互作用发生，并在10到100Å范围内保持活跃。这使得FRET技术适合于探测纳米尺度的过程。

共振能量转移

库仑偶极-偶极相互作用需要受体吸收和供体发射之间的光谱重叠，以及它们的跃迁偶极的适当方向。这种相互作用在10到100Å的范围内是明显的，这使得它适合跟踪分子相互作用和确定纳米尺度上的距离。这一事实在显微镜学中被用来检验超越光学衍射极限的相互作用。图1显示了从施主(D)到受主(A)的非辐射共振耦合的可能性，作为施主返回基态的可选手段。

图1所示。共振能量转移方案，使用雅布隆斯基图显示。

图2。供体(D)发射和受体(a)吸收的光谱重叠(J)表示。

图2为光谱重叠强度，由重叠积分(J)区分;J可以表示为，

这就形成了临界转移距离，也称为Förster距离(R₀）;临界传递距离是能量传递效率达到50%的距离。公式如下:

在哪里n为折射率Φ_d为供体荧光量子产额，κ为跃迁偶极子的取向因子。对于随机方向的k²为2/3，即激发态给体发出荧光或转移能量的可能性为50%的距离。

能量传递速率(k_等)可表示为:

τ_d表示在不存在受体的情况下给体的荧光寿命。上面所示的方程表明有一个R⁶距离依赖于能量转移速率，这影响了供体在受体(τ)存在时的寿命_达）.这R⁶依赖提供了使用烦恼它的灵敏度。当供体寿命被测量时，它允许能量转移效率(E)和距离(R)被测量。只有当未淬灭的供体τ的寿命_d是已知的，Förster距离(R₀)也因所研究的特定系统而闻名。

图3。给体-受体距离对给体寿命和FRET效率的影响。

图3显示了给体-受体距离对能量传递效率和给体寿命的影响。这说明最敏感的距离区域是0.5到1.5倍的R₀价值。

应用程序的烦恼

推荐的FRET对通常用于特定的应用。它们可以是自由的，也可以是束缚在溶液中的。在前一种情况下，溶剂必须具有高粘度才能缩短分子相对于R的扩散长度₀．这种方法需要更多的接受者，然后信息可以被拟合成一种伸长的指数形式。通过Yokota-Tanimoto拟合，进行一定的调整，可以包括扩散。

对于FRET组合，最佳R₀是在40到60Å之间，以便利用它感知纳米级距离的能力。然而，距离信息可能暴露出来，因为必须考虑跃迁偶极的方向。因此，对研究结果的分析还应考虑到受体与给体的相对取向和距离是否也发生了变化。

结论

FRET已被用于多种应用。一些例子包括微异质、光合系统、聚合物、蛋白质相互作用、蛋白质构象、介质和生物传感器的特性。综上所述，的主要用法烦恼需要在纳米尺度上确定距离的变化，要么是两个分子接近并相互作用，要么是在一个大分子内部。

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