A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Försterův rezonanční přenos energie (FRET) či nesprávně Fluorescenční rezonanční přenos energie je mechanismus nezářivého přenosu energie mezi dvěma molekulami prostřednictvím dipól-dipólové interakce. Molekula, z níž se energie přenáší, se nazývá donor (dárce), kdežto molekula, která energii přijímá, se nazývá akceptor (příjemce).
Účinnost tohoto mechanismu je nepřímo úměrná šesté mocnině vzdálenosti mezi donorem a akceptorem, k jevu tedy prakticky dochází jen tehdy, jsou-li obě molekuly v těsné blízkosti. Z intenzity FRET (kterou lze určit různými metodami analýzy fluorescence vzorku) lze proto získat informaci o míře interakce mezi donorem a akceptorem. To je velmi cenné především při studiu živých buněk.[1]
Historie
Jedny z prvních experimentálních důkazu existence FRET získali roku 1922 G. Cairo a J. Franck. Pozorovali, že ozařují-li páry rtuti a thallia světlem o vlnové délce spadající do oblasti absorpce rtuti, dochází částečně ke fluorescenci thallia. Tento jev nazvali „senzibilizovaná fluorescence“.[2] Na objasňování principu tohoto jevu se podíleli např. Jean-Baptiste Perrin,[3] Francis Perrin,[4] Hartmut Kallman či Fritz London.[5] Se správným modelem však přišel až v roce 1948 Theodor Förster, po němž je dnes jev pojmenován.[6]
Fyzikální popis
Klasický přístup
Odvození
FRET je čistě elektromagnetickým jevem spočívajícím v nezářivém přenosu energie mezi dvěma dipóly (donorem a akceptorem) na vzdálenost podstatně menší, než je vlnová délka záření emitovaného kmitajícím donorem. K odvození správného vztahu pro FRET lze použít klasický popis.[7] Energie Coulombické interakce mezi nabitými tělesy a s nábojovou hustotou a , vzdálenými od sebe , je
|
|
(1) |
Provedeme-li multipólový rozvoj uvedeného potenciálu, dostaneme
|
|
(2) |
kde .
Pro nenabité částice je nenulový pouze poslední ze členů v závorce, který odpovídá dipól-dipólové interakci. Právě tento člen je zodpovědný za existenci FRET, ale také např. za van der Waalsovské interakce. Ostatní členy pro jednoduchost zanedbáme, budeme tedy uvažovat, že akceptor je dipól indukovaný polem dipólu donoru.
Intenzitu FRET lze vyjádřit jako
|
|
(3) |
kde poměr rychlostní konstanty přenosu energie z donoru na akceptor a rychlostní konstanty deexcitace donoru prostřednictvím jiných mechanismů (obě uvedené rychlostní konstanty mají hodnotu převrácených hodnoty příslušných dob života) je vyjádřen jako podíl energie absorbované akceptorem za jednotku času a energie vyzářené za jednotku času donorem v nepřítomnosti akceptoru . Hodnotu lze určit pomocí vztahu pro energii vyzařovanou dipólem kmitajícím s frekvencí :
|
|
(4) |
Veličinu na základě Poyntingoy věty vyjádříme jako