熒光共振能量轉移
編輯熒光共振能量轉移(FRET),熒光共振能量轉移,共振能量轉移(RET)或電子能量轉移(EET)是描述兩個光敏分子(發色團)之間能量轉移的機制。 最初處于電子激發態的供體發色團可以通過非輻射偶極-偶極耦合將能量轉移到受體發色團。 這種能量轉移的效率與供體和受體之間距離的六次方成反比,使得 FRET 對距離的微小變化極其敏感。
FRET 效率的測量可用于確定兩個熒光團是否在彼此的特定距離內。 這種測量被用作包括生物學和化學在內的領域的研究工具。
FRET 類似于近場通信,因為相互作用的半徑遠小于發射光的波長。 在近場區域,激發的生色團發射出一個虛光子,該光子立即被接收生色團吸收。 這些虛光子是無法檢測到的,因為它們的存在違反了能量和動量守恒,因此 FRET 被稱為無輻射機制。 量子電動力學計算已用于確定無輻射 (FRET) 和輻射能量轉移是單一統一機制的短程和長程漸近線。
術語
編輯當兩個發色團都是熒光時,通常使用術語熒光共振能量轉移來代替,盡管能量實際上并不是通過熒光轉移的。 為了避免錯誤地解釋總是非輻射能量轉移的現象(即使發生在兩個熒光發色團之間),更喜歡使用熒光共振能量轉移這個名稱而不是熒光共振能量轉移; 然而,后者在科學文獻中享有普遍的用法。 FRET 不限于熒光,也與磷光有關。
理論基礎
編輯FRET 效率 ( E {\displaystyle E} ) 是能量轉移躍遷的量子產率,即每次供體激發事件發生能量轉移事件的概率:
E = k ET k f + k ET + ∑ k i ,
其中 k ET 是能量轉移率,k f 是供體的輻射衰減率,k i 任何其他去激發途徑的速率,不包括向其他受體的能量轉移。
FRET 效率取決于許多物理參數,這些參數可歸類為:1) 供體和受體之間的距離(通常在 1–10 nm 范圍內),2) 供體發射光譜和受體吸收的光譜重疊 光譜,和 3) 供體發射偶極矩和受體吸收偶極矩的相對方向。
E 取決于供體-受體分離距離 r 由于偶極-偶極耦合機制.
其中R 0 是這對供體和受體的F?rster距離,即能量轉移效率為50%的距離。F?rster距離取決于供體發射光譜的重疊積分 具有受體吸收光譜及其相互分子取向,
其中 f D 是供體發射光譜,f D? 是供體 發射光譜歸一化為 1 的面積,而 ε A 是受體摩爾消光系數,通常從吸收光譜中獲得。
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