Кинетика быстрой флуоресценции

Успешно применяются люминесцентные измерения при изучении быстрых реакций электронно-возбужденных молекул. В результате протекания таких реакций интенсивность флуоресценции (люминесценции) исходного соединения уменьшается, происходит тушение флуоресценции. Эти реакции тушения конкурируют с дезактивацией возбужденных молекул по другим механизмам. Так как время затухания флуоресценции порядка 10- с, то флуоресцентные методы обычно применяют для изучения кинетики быстрых реакций возбужденных молекул, протекающих за время 10 °— 10- с. [c.49]

Для исследования кинетики быстрых и сверхбыстрых химических реакций большие возможности дают люминесцентные методы. Эти методы особенно важны для фотохимических реакций. Иногда удается изучать быстрые реакции возбужденных молекул с помощью спектров флуоресценции при стационарном возбуждении (см. гл. III). Прямое измерение кинетики быстрых реакций возбужденных молекул оказывается возможным путем наблюдения кинетики люминесценции. Поскольку интенсивность испускаемого света пропорциональна концентрации испускающих частиц, то кинетические кривые люминесценции непосредственно от- ражают изменение концентрации возбужденных молекул во времени. [c.89]

Вычисленные на основе данных по кинетике затухания флуоресценции значения константы разделения зарядов kg зависят от быстрого обратимого обмена возбуждения между Хл антенны и Р. [c.304]

После этого перехода молекула может терять поглощенную энергию различными путями. Каждый путь зависит от кинетики различных конкурирующих процессов, некоторые из них указаны на рис. 19-19. Например, молекула, заселяющая возбужденный колебательный уровень электронного состояния 5г, может терять энергию в результате излучения фотона, равного по энергии разности между его существующим состоянием и основным состоянием. Однако в растворе эта излучательная потеря энергии имеет гораздо меньшую константу скорости ( 10 с 1), чем конкурирующий процесс колебательной релаксации (обозначенный буквами У/ на рис. 19-19). Колебательная релаксация заключается в переносе колебательной энергии к соседним молекулам и в растворе происходит очень быстро (йа 10 з с- ). По сравнению с этим в газовой фазе возбужденная молекула испытывает гораздо меньше столкновений, поэтому здесь колебательная релаксация является менее эффективной в газовой фазе обычно наблюдается испускание фотона, энергия которого равна поглощенной энергии. Этот процесс называется резонансной флуоресценцией и ему будет отведено-значительное место в рассмотрении атомной флуоресценции в следующей главе. [c.655]

Многие мембранные преобразователи энергии содержат разного рода группы, поглощающие свет. Таковы не только пигменты фотосинтеза, но и гемы цитохромов, флавины и некоторые другие группировки редокс ферментов. Измерение спектров поглощения или флуоресценции этих групп служит полезным орудием анализа быстрой кинетики транспорта зарядов. В некоторых случаях с той же целью измеряют поглощение или флуоресценцию ароматических аминокислотных остатков в белках-преобразователях энергии. [c.42]

ЛОГО магния (содержащего 2 г магния в 1 л воды) для создания в растворе взвеси гидрата окиси магния, на которой, по мнению Уайта, адсорбируется комплекс цинка с бензоином состава Zn(G,.Hg — СО — СО — gHg) щелочной раствор силиката натрия добавляют для создания нужной среды и для повышения вязкости раствора. Его готовят добавлением 0,6 мл 35%-ного раствора силиката на 100 мл 2,5 н раствора едкого натра. В случае присутствия цинка через 1—2 минуты в ультрафиолетовом свете разгорается зеленая флуоресценция. Божевольнов [37] изучал спектральные характеристики флуоресценции, возникающей при взаимодействии цинка-с бензоином в присутствии различных восстановителей, а также и кинетику нарастания флуоресценции. Им показано, что зеленая флуоресценция раствора разгорается в присутствии сульфита натрия как при наличии цинка, так и в его отсутствии, однако в первом случае быстрее. Припри-менении в качестве восстановителя гидросульфита (Na SgOJ или пиросульфита натрия (NajSjOg) в пробе без цинка возникает не зеленая, а синяя флуоресценция, в то время как в пробе с цинком вначале развивается зеленая, а по прошествии некоторого времени синяя. В данном случае мы имеем дело с двумя различными флуоресцирующими веществами, скорость образования которых зависит и от окислительно-восстановитель-ного потенциала системы, и от присутствия цинка. Схема возможных превращений бензоина следующая [c.169]

Другой пример сильного взаимодействия белка с ДНК—регуляция оперона белком-репрессором. Наиболее изученным примером является 1ас-оперон Е. соИ [25]. Ген-регулятор кодирует синтез белка 1ас-репрессора, который затем связывается с соседним оператором. Связывание с белком-репрессором малой молекулы— индуктора, например изопропилтио-р- )-галактопиранозида, вызывает диссоциацию репрессора с операторного участка. Последующая транскрипция трех соседних генов оперона приводит к биосинтезу трех ферментов — Р-галактозидазы, галактозопермеазы и тиогалактозидтрансацетилазы. 1ас-Репрессор представляет собой тетрамерный белок, состоящий из идентичных субъединиц по 347 аминокислот каждая. Сродство репрессора к последовательности ДНК оператора зависит от ионной силы константа диссоциации в клетке, вероятно, менее 10 " моль/л . Структура участка связывания ДНК в 1ас-репрессоре до сих пор не выяснена, однако удаление трипсином 59 остатков с Л -конца и 20 остатков с С-конца предотвращает связывание. Несколько больше известно об участке связывания индуктора. Измерения флуоресценции показывают, что находящийся в участке связывания индуктора остаток триптофана при связывании перемещается в менее полярное окружение. Изучение изменения флуоресценции методом остановленного потока показывает, что процесс связывания проходит в две стадии. Быстрая начальная стадия подчиняется, как и ожидалось, кинетике второго порядка. Более медленная стадия мономолекулярна и, по- [c.569]

При использовании диффузионных констант скорости следует иметь в виду еще одно обстоятельство. Если возбужденные состояния системы первоначально заселяются при случайном распределении взаимодействующих молекул, то некоторые пары молекул окажутся расположенными близко друг к другу и быстро прореагируют. Следовательно, вначале измеряемая константа скорости будет высокой, а затем станет снижаться по мере того, как будут расходоваться такие тесно расположенные пары . Наконец, установится стационарное состояние, п котором скорость реакции будет уравновешиваться скоростью диффузии реагирующих частиц друг к другу. Диффузионная константа скорости [уравнение (80)] соответствует именно такому стационарному состоянию. В лсидких растворах для установления стационарного состояния может потребоваться значительное время, например 10 с. Поэтому использование диффузионной константы для быстрой бимолекулярной реакции не является строгим, если эта реакция конкурирует с быстрым процессом первого порядка (например, испусканием флуоресценции с константой скорости 10 С ). Математическую трактовку кинетики переходных процессов, в том числе тушения флуоресценции, можно найти в работе Нойеса [87]. [c.79]

Говоря о пороге фотоионизации в стекле, необходимо учитывать вероятность обратного процесса, т. е. возвраш,ения электрона к материнскому катион-радикалу. Было обнаружено, что спад рекомбинационной флуоресценции в системе ТМФД в 2-метил-тетрагидрофуране или 3-метилпентане происходит быстрее при фотоионизации светом X 365 нм, чем светом X 313 нм [159]. Этот результат объясняется тем, что при увеличении энергии фотона электроны уходят дальше от катион-радикала и их возвраш ение (туннельный переход) совершается медленнее. Возможно, что при приближении к порогу фотоионизации все большая часть электронов возвращается к катион-радикалу так быстро, что ускользает от регистрации. В этом случае порог фотоионизации будет определяться не только энергетикой фотоионизации, но в какой-то степени и кинетикой обратного процесса. [c.49]

Представляется вероятным, что очень быстрые реакции рекомбина-ти ионов требуют очень низкой энергии активации. Несомненно, если бы скорость этих реакций можно было измерить, то оказалось бы, что она часто определяется диффузией ионов. Кроме этого примера, имеется еще два типа реакций, в которых диффузия играет существенную роль, а может быть и полностью определяет скорость реакции. Речь идет о некоторых случаях тушения флуоресценции в растворах (ср., однако, стр. 328) и о гетерогенных реакциях между твердым телом и жидкостью. Так как скорость диффузии связана с вязкостью, то кинетика этих процессов, зависящая от диффузии, должна зависеть и от вязкости среды. [c.388]

В последнее время появились данные о гетерогенном характере первичного акцептора Qa- В присутствии диурона, когда не происходит повторного окисления Qa за счет дальнейшего переноса электрона на. Qb, выход флуоресценции является мерой общего количества фотовосстанавливающихся молекул Qa- Обычно кинетика фотовосстановления носит двухфазный характер быстрая а и медленная экспоненциальные фазы, регистрируемые по индукционной кривой нарастания флуоресценции. Если перед освещением препараты инкубировать при определенном значении окислительно-восстановительного потенциала среды, то последующее фото-индуцированное увеличение флуоресценции будет тем меньше, чем больше молекул Qa химически восстановлено в темноте. Кривая окислительно-восстановительного титрования флуоресценции хлоропластов в присутствии диурона имеет явно выраженный двухфазный характер с двумя компонентами Ei —250 мВ (Qa) и -Е 1/2 о мВ (Qa)- Быстрая а-фаза восстановления Qa соответствует высокопотенциальному Q , а более медленная -фаза — низкопотенциальному Q в соответствии с наличием двух типов фотосистем ФС 11 и ФС Il , возможно, локализованных в разных частях тилакоида. [c.327]

Усовершенствование регистрирующей части кинетических флуорометров позволило увеличить временное разрешение измерений до 10 мкс (Strasser et al. 1995). В результате стало возможным фиксировать очень быстрые изменения флуоресценции хлорофилла а, происходящие при освещении листа светом высокой интенсивности (3000 мкмоль фотонов m V). Типичная индукционная кривая, получаемая при данном способе измерений, характеризуется кинетикой 0-K-J-I-D-P (латинскими буквами обозначены фазы индукционной кривой, разрешаемые в логарифмической шкале времени). [c.167]

Форма клетки зависит от находящихся в данный момент в полимеризованном состоянии элементов цитоскелета. Существуют два экспериментальных подхода к исследованию сборки интерфазного цитоскелета, но каждый из них имеет свои ограничения. Один состоит в том, что в клетки вводится путем микроинъекции флуоресцентно меченный белок, способный участвовать в сборке цитоскелетных структур in vitro [182—186]. Внутриклеточная локализация этого белка изучается затем с помощью световой микроскопии. Структуры, идентифицированные таким образом, почти никогда не бывают артефактом, поскольку они выявляются также методом иммунофлуоресценции. Метод микроинъекций страдает некоторыми недостатками. С его помощью можно идентифицировать только такие цитоскелетные структуры, у которых происходит обмен мономерами с растворимой фазой. Стабильные структуры, у которых не происходит заметного обмена в течение нескольких часов, таким методом выявить нельзя. Метод микроинъекций не позволяет также различить процессы сборки и обмена. После инъекции сначала видна диффузная флуоресценция, которая затем локализуется в определенных точках такая картина равно согласуется и с предположением о том, что происходит сборка структур, способных к обмену, и с предположением о том, что инъецированный белок связывается с ограниченным числом связывающих участков. Различать эти возможности позволяет изучение кинетики процесса. Еще один недостаток рассматриваемого метода состоит в том, что на флуоресцентной картине размеры структур кажутся увеличенными по сравнению с действительными. Относительно результатов, получаемых данным методом, заметим также следующее 1) выявляемые им структуры, как правило, не являются артефактом 2) скорость, с которой выявляются структуры в опыте, отличается от скорости их формирования в клетке 3) в некоторых случаях наблюдаемая картина зависит от типа клеток [184] 4) определенное для микротрубочек направление сборки согласуется с тем фактом, что их быстро растущий конец является дистальным 5) наиболее подвижная форма актина, которую можно обнаружить в клетках [c.99]