Деполяризация флуоресценции

Свет, испускаемый возбужденными молекулами немедленно после его поглощения, всегда частично поляризован независимо от того, был ли плоскополяризован возбуждающий свет. Со временем, после того как молекулы примут беспорядочную ориентацию, поляризация люминесцентного излучения исчезает. Зная степень деполяризации флуоресценции, можно получить ценную информацию о скорости вращения макромолекул, с которыми связан флуоресцирующий хромофор, а также о подвижности хромофорных групп внутри макромолекулы, клеточной мембраны и т. д. [52, 53, 55, 61]. Скорость вращения, получаемая из данных по измерению степени поляризации, сильно зависит от вязкости [c.30]

Если время релаксации (р) молекулярной подвижности в системе становится сравнимым с временем жизни возбужденного состояния (т), то направления молекулярных осей молекул вследствие броуновского движения в период возбуждения будут хаотическими, в результате наблюдается частичная деполяризация флуоресценции. [c.277]

Для системы, в которой оптически анизотропные флуоресцирующие молекулы распределены статистически, степень такой вращательной деполяризации флуоресценции можно связать с вращательными движениями молекулы следующей зависимостью [c.277]

Вращательная деполяризация флуоресценции [c.63]

Что касается вращательной деполяризации фосфоресценции, то она использовалась сравнительно мало. Ввиду большого времени жизни фосфоресценции ее деполяризация проявляется при гораздо больших вязкостях, чем деполяризация флуоресценции (ср., например, четвертый и пятый столбцы табл. 43). Если известны время жизни и молярный объем фосфоресцирующих молекул, то в принципе по деполяризации фосфоресценции можно [c.373]

Другая и более вероятная гипотеза предполагает, что в пигментной линзе фотосинтетической единицы мигрируют фотоны, или экси-тоны , а не заряды (разд. И, Г). Механизм немедленного разделения и последующей миграции зарядов, по-видимому, требует во много раз более жесткой ориентации пигментов, чем это действительно имеет место в ламеллах. Известно, что в зеленеющих листьях фотосинтетическое выделение кислорода начинается значительно раньше, чем в них образуется максимально возможное количество хлорофилла. Измерения деполяризации флуоресценции и дихроизма показывают, что ббльшая часть пигмента расположена беспорядочно. Было показано, что по крайней мере в зеленых растениях лишь весьма небольшая часть хлорофилла пространственно ориентирована [74]. [c.558]

А). Суммирование по всем полосам, принадлежащим одному и тому же электронному переходу (т. е. по всем полосам флуоресцентной серии), не может изменить значения этих величин более чем на порядок (2/ж10- ). Эта величина предсказана теоретически для квадрупольного (а не дипольного) излучения. Но, однако, может оказаться, что в данном случае мы имеем дело с очень слабым (запрещенным) дипольным переходом. В пользу этого говорит данная Вавиловым и Лев-шиным интерпретация результатов экспериментов по деполяризации флуоресценции уранила. [c.57]

Электронное возбуждение влияет на дипольные моменты не только путем изменений в геометрии молекулярного скелета, но и через перераспределение самих электронов. Определяя это распределение, дипольные моменты таким образом предполагают возможное химическое поведение возбужденных состояний. Изменения в дипольном моменте при возбуждении можно установить по влиянию полярных растворителей на спектры поглощения и флуоресценции и по воздействию приложенных электрических полей на деполяризацию флуоресценции, возбужденной поляризованным светом. Все эти изменения могут происходить как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения величины дипольных моментов. Например, в формальдегиде (метаноле) дипольный момент уменьшается от 2,3 дебая в основном состоянии до 1,6 дебая в состоянии ( , я ), тогда как для бензофенона эти значения составляют 2,9 и 1,2 дебая в основном и возбужденном состояниях соответственно. Уме1[ьше-ние дипольных моментов определяется уменьшением поляризации связи С = 0 в возбужденной молекуле. В то же время дипольный момент ароматической молекулы, такой, как 4-нитроанилин, при возбуждении увеличивается от 6 до 14 дебая. Это происходит в значительной мере благодаря процессам переноса заряда в возбужденном состоянии можно ожидать, что полностью биполярная структура 4-нитроанилина, с полностью отрицательными зарядами на каждом кислороде и полностью положительными зарядами на каждом азоте, должна иметь дипольный момент около 25 дебая. [c.150]

Динамические свойства отдельных цепей проявляются в разнообразных процессах диэлектрической релаксации в растворах, ориентации и деформации макромолекул в потоке, релаксации разбавленных растворов полимеров в ультразвуковом поле, деполяризации флуоресценции в растворах полимеров, конформационных превращений в растворах биологических полимеров, наконец, в колебательных спектрах полимерных цепей в растворе. [c.264]

Перенос энергии по резонансному механизму происходит в результате диполь-дипольного взаимодействия осциллирующих электрических зарядов возбужденной молекулы и молекулы — акцептора. Он чаще всего наблюдается для синглетных состояний и осуществляется на расстояниях вплоть до 6 нм. Этот механизм был предложен впервые Ферстером [14, 669, 670] при исследовании тушения сенсибилизации и деполяризации флуоресценции. Резонансный перенос был четко продемонстрирован Куном с сотрудниками [671—673] на системах, состоящих из монослоев красителя, [c.459]

В недавно опубликованном обзоре [10] дана интерпретация явления флуоресценции в полимерных системах, а именно процессов внутреннего вращения флуоресцентных молекул, вращательной деполяризации флуоресценции и тушения флуоресценции в результате бимолекулярных процессов. Эта теория может быть рассмотрена в рамках внутреннего движения в полимерных системах. Флуоресцентная техника, применяемая для изучения поли- [c.170]

Экспериментально перенос электронной энергии может проявляться несколькими путями, в том числе в виде сенсибилизированной флуоресценции или фосфоресценции, концентрационной деполяризации флуоресценции, [c.257]

Спектр испускания флуоресцирующей молекулы обычно наблюдается иод прямым углом к направлению возбуждающего светового пучка. Испускаемый свет частично поляризуется до степени, которая зависит от ряда факторов. Если флуоресцирующие макромолекулы растворяются в настолько вязкой среде, что деполяризация флуоресценции в результате вращения молекулы во время жизни возбужденного соединения (стр. 251) становится незначительной, то поляризация отражает относительную ориентацию моментов перехода, связанных с поглощением и испусканием света. Если возбуждение молекулы может быть осуще- [c.189]

Миграция энергии электронного возбуждения. Это явление давно было обнаружено в растворах люминесцирующих красителей. Оно осуществляется по общей схеме О + А О + А, где О и А — соответственно молекулы донора и акцептора энергий. Здесь происходит безызлучательный обмен энергией между электронновозбужденной молекулой донора О и молекулой акцептора А в основном состоянии. Сама по себе миграция энергии не сопровождается химическими изменениями молекул, а представляет собой чисто физический процесс. Перенос возбуждения сопровождается сокращением длительности возбужденного состояния и квантового выхода люминесценции молекул донора, для которого молекулы акцептора выступают в роли тушителей (см. (Х.2.4) (Х.2.9)). Одновременно происходит и деполяризация флуоресценции А при переносе энергии от в системе хаотически распределенных молекул. [c.372]

Поляризационные спектры люминесценции системы М1+М2. Даже однократный перенос энергии от М1 к М.2 для хаотически распределенных молекул сопровождается практически полной деполяризацией флуоресценции Мг. Поэтому по эффекту деполяризации флуоресценции М2 в вязких средах, где исключена возможность релаксации молекулы за время жизни возбужденного состояния, можно следить за переносом энергии. Этот прием пригоден также для обнаружения и оценки эффективности переноса энергии между однородными молекулами [c.22]

Вполне понятно, что все поляризационные измерения проводились в условиях, при которых исключалась релаксационная деполяризация флуоресценции. [c.255]

Под действием электрического поля волны молекулы в частице дисперсной фазы приобретают преимущественную ориентацию в пространстве. В то же время тепловое движение молекул дисперсионной среды стремится их разориентировать. Поступательная комтонента броуновского движения не оказывает никакого влияния на поляризационные характеристики свечения. Вращательное броуновское движение вызывает деполяризацию свечения. Молекулы в частице поглощают падающее излучение практически мгновенно, переходя в возбужденное состояние. В возбужденном состоянии они находятся в течение некоторого времени, называемом средней продолжительностью жизни возбужденного состояния. Затем происходит высвечивание. Именно за период пока молекулы возбуждены происходит поворот час-Т1ЩЫ на некоторый угол. Вращательная деполяризация флуоресценции определяется параметра.ми, характеризующими саму частицу, т. е. объемом и средней длительностью возбужденного состояния и величинами, характеризующими дисперсионную среду, т. е. вязкостью и температурой. [c.97]

Молекулярное движение в полимерах, находящихся в высокоэластическом состоянии, и в пизкомолекулярных жидкое- гях имеет много общего. И в том, и в другом случае происходит интенсивный обмен соседями и изменение ориентации частиц за счет процесса самодиффузии. Об этом свидетельствует способность линейных эластомеров к необратимому течению, резко увеличивающаяся по мере уменьшения молекулярного веса, близость коэффициентов сжимаемости и теплового расширения к соответствующим значениям для низкомолекулярных жидкостей и данные по деполяризации флуоресценции [50]. С другой стороны, экспериментальные данные свидетельствуют и о существенных различиях характера молекулярного движения в двух сравниваемых системах. Так, Эйринг и Каузман [40], сопоставляя энергии активации вязкого течения для низкомолекулярных гомологов парафинового ряда, убедились, что для гомологов, содержащих свыше 30 атомов углерода, энергия активации перестает расти с увеличением длины цепи. Отсюда было сделано заключение о червеобразном —сегментальном характере движения длинных цепочечных молекул, т. е. было высказано предположение, что элементарным актом внутримолекулярной перестройки является перемещение лишь сравнительно небольшого отрезка цепи —сегмента, вследствие чего изменяется конформация цепи и несколько смещается ее центр тяжести. Перемещение цепи как целого является результатом большого числа связанных между собой перемещений сегментов. Кун [41, 51] назвал эти типы движения соответственна мик-роброуновским и макроброуновским . [c.12]

На поляризацию флуоресценции существенное влияние может оказать гакже взаимодействие между молекулами, например п1ироко распространенный и очень важный процесс передачи энергии возбуждения от возбужденной молекулы к невозбужденной ( миграция энергии ). В частности, этот процесс играет, по-выдимому, большую роль во многих биологических явлениях. Очевидно, что в неориентированных средах, а также в средах с различной ориентацией молекул такой процесс неизбежно должен привести к деполяризации флуоресценции (частичной или даже полной), так как передача энергии происходит к молекуле с иной ор11ентацией, чем у исходной. [c.333]

Во всех этих уравнениях и — число молей частиц I (с молекулярным весом Л/ ) в единице объема. Весовая концентрация в граммах на единицу объема равна С = игМг. Наиболее демократичной мерой среднего молекулярного веса является величина Мп, поскольку каждая молекула учитывается в этом случав только один раз, независимо от ее веса. При вычислении величин Му, ш более тяжелые молекулы вносят больший вклад, иначе говоря, учитываются с большим статистическим весом (особенно сильно это сказывается на величине МСреднечисленный молекулярный вес определяют исходя из данных по осмотическому давлению или на основании результатов анализа концевых групп, а также с помощью рентгеноструктурных и электронно-микроскопических измерений. Для определения средневесового мо.декулярного веса используют данные по светорассеянию, по дисперсии диэлектрической постоянной, по деполяризации флуоресценции и, наконец, но седиментации. Методом измерения вязкости получают среднюю величину молекулярного веса, хотя и достаточно близкую, но все же пе равную Л/и,. [c.141]

Деполяризация флуоресценции. В очень упрощенном виде флуоресценцию можно определить как испускание света веществом после поглощения излучения определенной длины волны. Испускание света при флуоресценции происходит примерно через 10 сек после поглощения. Если свет, возбуждающий флуоресценцию, поляризован, то флуоресцентное излучение также будет поляризовано при условии, что возбужденные молекулы за то время, что они находятся в возбужденном состоянии, не успеют повернуться вследствие броуновского движения на сколько-нибудь значительный угол. В противном случае флуоресцентное излучение оказывается в той или иной степени депо-ляризованны.м. Степень деполяризации зависит от времени ре-лаксации и, следовательно, как уже указывалось, от размеров и формы молекул. Небольшие молекулы всегда успевают много раз изменить свою ориентацию за время возбужденного состояния, и поэтому флуоресценция оказывается полностью деполяризованной. Для исследования макромолекул, не флуоресцирующих в естественном состоянии, их связывают с молекулами какого-либо флуоресцирующего красителя. [c.181]

Деполяризация флуоресценции малой молекулы, обладающей в жидком растворе коротким временем вращательной релаксации, сильно снплсается, если эту молекулу связать с большой молекулой полимера. Поэтому измерения поляризации можно использовать для определения доли связанных молекул и, следовательно, константы равновесия этого обратимого процесса. Таким способом Велик [310] измерил константы равновесия комплексов коферментов, а Лоуренс [311] изучил равновесие между красителями и белками и их комплексами. [c.374]

Вероятность передачи этого рода решающим образом зависит от резонанса между молекулами, обменивающимися энергией, т. е. от взаимного перекрытия полосы флуоресценции донора и полосы поглощения акцептора. Это явление впервые обсуждалось Кальманом и Лондоном в применении к сенсибилизированной флуоресценции в газах. Позднее аналогичные соображения в применении к растворам были развиты Ж. Перреном [8, 10], который использовал классическую электродинамику. Ф. Перрен (И, 16] впервые попытался дать явлению квантово-механическую трактовку. Он использовал этот механизм переноса энергии для объяснения так называемой концентрационной деполяризации флуоресценции в растворе (уменьшение степени поляризации при увеличении концентрации). Впоследствии некоторые другие явления флуоресценции и фотохимии были приписаны обменным процессам этого типа и более совершенное теоретическое толкование было развито в работах Вавилова и его сотрудников [65—67], а также Фёрстером [71, 73, 76] и Арнольдом и Оппенгеймером [91]. Ввиду того, что представления о резонансном переносе энергии могут сыграть важную роль в выяснении фотохимического механизма фотосинтеза (особенно при объяснении возможной роли фикобилинов и каротиноидов в этом процессе), перечисленные работы будут более подробно рассмотрены в гл. XXX и XXXII. Здесь мы упомянем лишь о возможности тушения или возбуждения флуоресценции хлорофилла путем резонансного переноса энергии возбуждения, не требующего контакта молекул. В качестве примеров можно напомнить тушение флуоресценции красителей другими красителями (стр. 188), флуоресценцию [c.167]

Однако модель гауссовых субцепей не позволяет рассматривать динамику мелкомасштабных и высокочастотных движений, малых по сравнению с размерами статистического сегмента цепи и ответственных за релаксационные процессы, проявляющиеся в диэлектрической релаксации, ЯМР, деполяризации флуоресценции, а также в мелкомасштабных и высокочастотных процессах ультразвуковой релаксации. Построение теории динамических свойств кинетики и термодинамики полужестких цепей (цепочки биологических полимеров, целлюлозы, полиимиды, некоторые полиизоцианаты, лестничные полимеры) также требует рассмотрения такой модели полимерной цепи, в которой элементарной кинетической единицей была бы не гибкая гауссова субцепь (сегмент), а жесткий элемент. Этот жесткий элемент может быть либо мономерным звеном цепи, либо он может моделировать движение эффективно жесткого участка цепи, состоящего из нескольких звеньев. [c.265]

Для каждого типа релакслционных процессов в макромолекуле (диэлектрическая поляризация, механические вязкоупругие свойства, поляризация люминесценции, динамические свойства, проявляющиеся в ЯМР, и др.) необходимо ввести определенный класс (набор) фундаментальных для данного явления физических величин, которые зависят от конформации и ориентации цепи как целого. Векторные или тензорные свойства релаксирующей физической величины определяют этот фундаментальный набор. Для диэлектрической поляризации и для некоторых механических релаксационных процессов (векторные релаксирующие величины) таким фундаментальным набором величин, определяющим релаксационное поведение макромолекулы, является набор средних проекций (средних косинусов 0) = соз 0 )) звеньев цепи (или боковых радикалов) на выделенное в пространстве направление (направление внеш него поля). При динамическом двойном лучепреломлении и деполяризации флуоресценции проявляются свойства некоторых тензорных величин и релаксационное поведение набора средних пространственных гармоник второго порядка, например квадратов косинусов углов соз Э - звеньев с осями лабораторной системы отсчета. [c.267]

Методами импульсной ЯМР Н- и С-релаксации, флуоресцентных зондов и импульсного радиолиза исследовали статические и динамические свойства неионных мицелл (тритон Х-100, игепал СО-630 и бридж-35) в водных растворах. Представленные для различных разрешенных полос в протонных и с развязкой по протонам спектрах ЯМР С химические сдвиги и времена спин-решеточной релаксации дают детальную информацию относительно природы и сегментальной подвижности углеводородных цепей в ядре мицеллы и оксиэтиленовых фрагментов в ее внешнем слое. Проницаемость этих неионогенных мицелл по отношению к различным веществам (ионным и неионным) изучали на основе динамики тушения флуоресценции "внешнего" зонда, например пирена и "встроенного" феноксила. Приводятся также основные фотофизические характеристики, такие, как УФ-поглощение, время жизни флуоресценции и квантовый выход для феноксильного хромофора. На основе этих данных удается получить информацию относительно окружения зондов. Был обнаружен эффективный перенос энергии синглетного возбуждения между феноксильным фрагментом и пиреном (растворенным в ядре мицеллы). Фотолиз рубиновым лазером с длиной волны 347,1 нм молекул пирена, растворенных в таких неионных веществах, свидетельствует о протекании в них эффективной бифотонной фотоионизации. Исследования методом импульсного радиолиза систем с растворенным пиреном и бифенилом продемонстрировали, что гидратированные электроны способны довольно эффективно проникать в неионные мицеллы. Кроме того, представлены данные о микровязкости, полученные на основании изучения деполяризации флуоресценции 2-метилантрацена. [c.307]

Судя по деполяризации флуоресценции 2-метилантрацена, микровязкость внутреннего гидрофойюго ядра мицепл тритона Х-100 должна быть около 35 сП. [c.321]

Для изучения свойств мицелл наряду с разнообразными физическими методами применяются и чисто химические методы, включая даже, например, измерение скоростей некоторых реакций, протекающих с участием мицелл [25]. Большая часть работ, посвященная исследованию строения мицелл, проводилась с водными растворами. Вместе с тем методы, применяемые к неводным растворам мицеллообразующих веществ, отличаются только в деталях. Например, при исследовании процессов мицеллообразования в бензольных растворах Синглтерри и другие [26] успешно использовали методы криоскопический, осмометрический [и деполяризации флуоресценции. Уайт [29] применил [c.307]

Диапазон времен релаксации, который может быть исследован путем, измерения деполяризации флуоресценции, определяется продолжительностью жизни возбужденных компонентов использованных флуоресцирующих красителей этот диапазон обычно колеблется от 10до 10 сек. Типичные значения времен релаксации %е - 1,2-10 сек для 1-диметил-аминонафталин-5-сульфонильных производных и 5-10" сек для производных флуоресцина [486]. Следовательно, с помощью этого метода можно характеризовать молекулы с коэффициентом диффузии порядка 10 сек- , которые нельзя исследовать при помощи двойного лучепреломления в потоке. Этот диапазон значений Ог очень важен, поскольку он охватывает более мелкие молекулы глобулярных белков. Следует также указать, что деполяризация флуоресценции может быть измерена с одинаковой легкостью независимо от того, является ли форма молекулы растворенного вещества асимметрической или сферической. Таким образом, можно исследовать вращательную диффузию даже частиц, которые не могут быть ориентированы каким-либо образом. [c.252]

Присоединение флуоресцирующего остатка к гибкой цепной молекуле приводит к совершенно иной картине. Брехбулер и Мага [725] впервые провели измерения для цепных молекул, несущих на своих концах флуоресцирующий краситель. Системы этого типа детально были изучены-Нишиджимой (см. [487]). Как и следовало ожидать, вращательное движение остатка красителя не требует перемещения всей молекулы в целом, и поэтому деполяризация флуоресценции не зависит от длины полимерной цепи при условии ее достаточной длины. Отсюда этот метод имеет большую ценность для определения сопротивления движению заместителя присоединенного к более или менее гибкой цепи. [c.252]

В отличие от тирозин-триптофановой тирозин-тиро-зиновая и триптофан-триптофановая миграции энергии в белках выявляются только с помощью поляризационных измерений. Вебер зарегистрировал значительную по сравнению с флуоресценцией тирозина в растворе деполяризацию флуоресценции тирозинсодержащих белков инсулина, рибонуклеазы и зеина. Явление деполяризации флуоресценции характерно и для поли-/-тирозина. [c.254]

В данном выражении Pq обозначает поляризацию флуоресцирующего пучка, когда флуоресцирующая молекула вращаться не может, а Хгп — среднее гармоническое время релаксации, выражаемое в виде == = 2тгТг/(Тг + т г), где %г и i r — времена релаксации вращения вокруг экваториальной оси и оси симметрии соответственно. Значение Ро может быть получено путем измерения деполяризации флуоресценции в среде с возрастающей вязкостью и линейной экстраполяции зависимости Р от до значения r = 0 [724]. Для сфер Тг = = Ггн, и, следовательно, в соответствии с уравнениями (VI-24), (VI-25) и (VI-43) Хгп пропорционально объему частицы. Для очень вытянутых эллипсоидов вращепия гидродинамическое сопротивление намного меньше при вращении вокруг оси симметрии, чем при вращении вокруг экваториальной оси, и, таким образом, Тг > Тг, а t,./i 2х г, для частиц равного объема с увеличением осевого отношения р будет возрастать, но очень медленно [723]. Следует отметить, что это явление находится в резком противоречии [c.251]

Диапазон времен релаксащги, который может быть исследован путем измерения деполяризации флуоресценции, определяется продолжительностью жизни возбужденных компонентов использованных флуоресцирующих красителей этот диапазон обычно колеблется от 10 до 10 сек. Типичные значения времен релаксации 1,2-10 сек для 1-диметил-аминонафталин-5-сульфонильных производных и сек для произ- [c.252]

Метод деполяризации флуоресценции основан на измерении поляризации флуоресценции антигена, меченного красителем, до взаимодействия с антителами и после комплексообразования. Поляризация флуоресценции определяется молекулярным объемом частицы и степенью ее асимметрии. Комплексообразование антигена с антителом сопровождается резким изменением поляризации флуоресценции красителя (например, дансила), который играт роль метки антигена или антитела. Предел обнаружения антигена этими методами достаточно мал (10 —10 ° М). [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология