Bevezetés a fluoreszcenciába

Hasonló dokumentumok
Az elektromágneses spektrum

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET) Modern Biofizikai Kutatási Módszerek

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Abszorpció, emlékeztetõ

Fluoreszcencia 2. (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Lumineszcencia spektroszkópia

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Lumineszcencia. Lumineszcencia. Molekulaszerkezet. Atomszerkezet

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpciós fotometria

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Optikai spektroszkópiai módszerek

Abszorpciós fotometria

Lumineszcencia: a fényt kibocsátó rendszer nem a magas hőmérséklet miatt világít!!! Ez az ún. hideg emisszió

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai alkalmazások. Emlékeztető: az abszorpció definíciója. OD = A = - log (I / I 0 ) = ε (λ) c x

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

A fény tulajdonságai

Abszorpciós fotometria

Lumineszcencia alapjelenségek

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

A fluoreszcencia orvosibiológiai. alkalmazásai. Fluoreszcencia forrása I. Fluoreszcencia alkalmazások. Kellermayer Miklós

Lumineszcencia Fényforrások

Reakciókinetika és katalízis

jelszó: geta5

Modern mikroszkópiai módszerek

Abszorpciós fotometria

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Sejt. Aktin működés, dinamika plus / barbed end pozitív / szakállas vég 1. nukleáció 2. elongáció (hosszabbodás) 3. dinamikus egyensúly

Atomszerkezet. Fehérjék szerkezetvizsgáló módszerei. Molekulaszerkezet. Molekula energiája. Lumineszcenciás technikák. E e > E v > E r. + E v.

Fluoreszcencia spektroszkópia

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

DSC. DSC : differential scanning calorimetry. DSC : differential scanning calorimetry. ITC : isothermal titration calorimetry

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

UV-VIS spektrofotometriás tartomány. Analitikai célokra: nm

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

Fluoreszcencia spektroszkópia

Optikai spektroszkópiai módszerek

Komplex egyszerű Aktin alapú mikrofilamentum rsz. Hogyan vizsgálhatunk folyamatokat? Komplex egyszerű S E J T

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

ADATÉRTÉKEL ELJÁRÁSOK SEJTFELSZÍNI FEHÉRJEMINTÁZATOK ANALÍZISÉRE SZENTESI GERGELY

differenciális pásztázó kalorimetria DSC: differential scanning calorimetry ITC : isothermal titration calorimetry

DSC: differential scanning calorimetry. ITC : isothermal titration calorimetry. differenciális pásztázó kalorimetria

2. Szerves anyagok oldatának fotolumineszcencia színképének meghatározása

A fény keletkezése. Hőmérsékleti sugárzás. Hőmérsékleti sugárzás. Lumineszcencia. Lézer. Tapasztalat: a forró testek Hőmérsékleti sugárzás

2.3. Az abszorpciós spektrum és mérése

Biomolekuláris rendszerek. vizsgálata. Semmelweis Egyetem. Osváth Szabolcs. A mikroszkópok legfontosabb típusai

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

FOTOKÉMIAI REAKCIÓK, REAKCIÓKINETIKAI ALAPOK

OPTIKA. Vozáry Eszter November

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

KÖNYEZETI ANALITIKA BEUGRÓK I.

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

19. Sav-bázis indikátorok disszociáció állandójának spektrofotometriás meghatározása. Előkészítő előadás

19. Sav-bázis indikátorok disszociáció állandójának spektrofotometriás meghatározása. Előkészítő előadás Módosított változat

Modern Biofizikai Kutatási Módszerek Kereskedelmi forgalomban kapható készülékek. Áramlási citometria (flow cytometry)

Az elektromágneses spektrum és a lézer

Polarizált fény, polarizáció. Polarizáció fogalma. A polarizált fény. Síkban polarizált fény. A polarizátor

Mozgékony molekulák vizsgálata modern mikroszkópiával

9 gyak. Acél mangán tartalmának meghatározása UV-látható spektrofotometriás módszerrel

Lumineszcencia. Dr. Vámosi György

1. mérés: Benzolszármazékok UV spektrofotometriás vizsgálata

Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

A fény és az anyag kölcsönhatása

Makromolekulák szerkezetvizsgálati módszerei: IR, CD

Molekulaspektroszkópiai módszerek UV-VIS; IR

Áramlási citometria elve

Az elektromágneses hullámok

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Gyors-kinetikai módszerek

KÉMIAI ANYAGSZERKEZETTAN

Az ellenanyagok orvosbiológiai. PhD kurzus 2011/2012 II. félév

CD-spektroszkópia. Az ORD spektroskópia alapja

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

Lumineszcencia mindenütt. Fehérjék szerkezetvizsgáló módszerei. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcenciás technikák

Világító molekulák: Új típusú, szolvatokróm fluorofórok előállítása, vizsgálata és alkalmazásaik

Biomolekuláris szerkezet és dinamika vizsgálata. Gerjesztés során elnyelt energia sorsa. Fluoreszcencia és különleges alkalmazásai

Fény- és fluoreszcens mikroszkópia. A mikroszkóp felépítése Brightfield mikroszkópia

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Az elektromágneses spektrum és a lézer

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

23. Indikátorok disszociációs állandójának meghatározása spektrofotometriásan

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Átírás:

Bevezetés a fluoreszcenciába Gerjesztett Excited Singlet szingulett Manifold állapot S1 Jablonski diagram Belső internal konverzió conversion S2 k isc k -isc Triplett állapot Excited Triplet Manifold T1 k nr k k' f nr fluoreszcencia fluorescence k p phosphorescence foszforeszcencia ntersystem crossing Triplett állapot S Singlet szingulett Ground alapállapot State Belső konverzió Kasha szabály Triplett állapot foszforeszcencia; szignifikánsan hosszabb élettartam Mi a fluoreszcencia? Relaxációs lehetőségek a fluorofór molekula gerjesztett állapotból történő visszatérése foton Abszorpció(1) eredményeként jön létre a folyamat Magasabb E és vibrációs állapot Legalacsonyabb E szingulett gerjesztett szingulett állapothoz vezet, S 1 S 1 állapotból szubnanoszekundumos relaxáció (2) következik Abszorpció ΔE Triplett állapotba történő Tiltott átmenet melyet spektrálisan a vörös hullámhossztartomány (3) felé eltolt fényemisszió követ (Stokes féle eltolódás) a Stokes féle eltolódás teszi a fluoreszcenciát érzékeny spektroszkópiás technikává fluoreszcencia foszforeszcencia késleltetett fluoreszcencia alapállapot Az első szingulett gerjesztett állapotból való visszatérésre többféle alternatíva kínálkozik a molekula számára

A különböző relaxációs folyamatok élettartamai 1. gerj. állapot alapállapot szingulett állapot triplett állapotok ntenzitás Hullámhossz

Fluoreszcencia paraméterek Abszorpciós spektroszkópia Ahhoz, hogy karakterizáljuk egy ismeretlen molekula rendszer fotoindukált emisszióját, meg kell határoznunk a hullámhossz függvényében az abszorpció és emisszió spektrális eloszlásait, a kvantumhatásfokot a gerjesztett állapot élettartamát az emittált fluoreszcencia polarizáltsági fokát Gregorio Weber, Meth. Enzym. 278, p. 1 (1997) spektrális eloszlás Kibocsájtási (emissziós) spektrum: Rögzített gerjesztési hullámhossz mellett mérjük a fluoreszcencia intenzitás hullámhossz függését Gerjesztési (excitációs) spektrum: Rögzített emissziós hullámhossz mellett mérjük a gerjesztési spektrumot (hullámhossz függvényében) : általában ua. mint az abszorpciós spektrum T = abszorbeáló c koncentrációjú közeg Transzmittancia úthossz l A A = log T = log T = ε ( λ )cl = log Abszorbancia ( 1 ε λ = Lambert-Beer ) cl Spektrális eloszlás Spektrális eloszlások meghatározása Spektrofotométer Normalizált fluoreszcencia intenzitás Normalized ill. Abszorbancia Fluo. ntensity 1. ECFP chromophore.8 5 nm det. 434 nm exc..6 Tryptophan.4.2. 25 3 35 4 45 5 55 6 Hullámhossz Wavelength [nm] [nm] fényforrás Monokromátor Minta Detektor Fluoreszcencia gerjesztés 3 35 4 45 5 55 6 Hullámhossz, nm Fluoreszcencia emisszió

Spektrális eloszlások meghatározása Fluoreszcencia élettartamok Spektrofluoriméter fényforrás Monokromátor Minta az összes kompetáló folyamat befolyásolja a mérhető élettartamot. dn dt = N ( k f + k ic + k isc ) Fluoreszcencia gerjesztés Fluoreszcencia emisszió Detektor fluoreszcencia intenzitás gerjesztő impulzus τ int N= N e = 1 ( kf + kic+ kisc) t k + k + k f ic Q = k f τ isc 3 35 4 45 5 55 6 Hullámhossz, nm Fontos Fluoreszcencia paraméterek Fluoreszcencia élettartamok Kvantumhatásfok a festék emissziós képességének jellemzője # emittált foton Q = # abszorbeált foton fluor. átm. v.sz. Q = összes átm. v.sz. ntenzitás egyenesen arányos az anyag abszorpciós képességével (extinkciós együttható, ε) Kvantumhatásfok, Q F = ε[]lq c ahol a belépő gerjesztő fény intenzitása, l a gerjesztési úthossz [c] festék (fluorofór) koncentráció Q = k f k + k f ic + k isc teljes fluoreszcencia Fluoreszcencia élettartam (τ) karakterisztikus idő melyet a fluorofór a gerjesztett állapotban tölt. τ = 1/( k + k + k int f A gerjesztett állapotban töltött idő alatt a molekula a környezetével számos kölcsönhatáson megy át. kollíziós kioltás fluoreszcencia energia transzfer intersystem crossing rotációs mozgás Homogén rendszer esetén (fluorofór + oldat) az élettartam egy komponensből áll Heterogén rendszerek esetén többkomponens mérhető ic isc )

Fluorofórok-2 Közönséges fluorofórok exogén festékek Fluorescein, Rhodamine, Acridine Orange, Ethidium Bromide, Cy endogén fluorofórok - NADH autofluoreszcencia, stb. FLUORESCEN Molekuláris képlet: C 2 H 12 O 5 Molekula tömeg: 332.31 Mi az a fluorofór? Fluorofórok olyan molekula amelyik fluoreszkál néhány aminosav, különösen Trp, Tyr és Phe Flurofórok-3 Fehérjék Phycobiliproteins - phycoerythrin, allophycocyanin Green Fluorescent Protein - GFP Új festékek nanokristályok (core/shell quantum dots)

Gyakran használt fluorofórok Fluoreszcencia mérése Spektrofluoriméter excitációs és emissziós spektrum monokromátor oldatok vizsgálata (küvettában) Fluoreszcens mikroszkóp fluoreszcencia eloszlás biológiai rendszerek (sejtek stb.) vizsgálata. optikai szűrők használata Fluorofórok néhány alkalmazása Fluoreszcencia mérése mmunofluoreszcencia ion szenzitív festékek -K +, Na +, Ca 2+ specifikus markerek -ph indikátorok membránpotenciál megnövekedett intracelluláris fluoreszcencia DNS festékek fehérje fluoreszcencia meghatározási módszerek

Fluoreszcencia mérése Optikai szűrők Optikai szűrők Optikai szűrők -2 kibocsátott fény Tipikus filter elrendezés mikroszkópban gerjesztő fény minta

Fényforrások Fluoreszcens képalkotás FTC-el (fluorescein isothiocyanate) és Rhodamine-phalloidin-nal jelölt sejt a microtubulusok és az aktin filamentumok látahtóvá tételére. Optikai szűrők kiválasztása Wild Type GFP Fluorescence Excitation Fluorescence Emission 3 35 4 45 5 55 6 Wavelength, nm Chroma Technology 32 WTGFP Bandpass Filter Set

Tumor sejtek aneuploidiájának kimutatása FSH-el FRET Fotofizikai következményei D* A* FRET esetén a donormolekula számára létezik egy alternatív relaxációs lehetőség Energia Transzfer esetén Donor gerjesztett állapotának (D*) élettartama csökken Donor fluor. intenzitása csökken Donor photobleaching (fotohalványítás) sebességi állandója csökken Akceptor fluoreszcencia intenzitása ( ha a donor jelen van) növekszik D* Fluoreszcencia Rezonancia Energia Transzfer (FRET) Donor és akceptor távol egymástól - No FRET A Donor és akceptor közel egymáshoz - FRET fénykibocsátás nélküli (elektromágneses dipólus-dipólus) átmenet a gerjesztett kromofór (donor) felöl a receptor molekula (akceptor) fele. dinamikus Förster transzfer folyamat meglehetősen távolságfüggő 1/R 6 hatékony eszköz molekula asszociációk, fehérje-fehérje, receptor-ligand kölcsönhatások vizsgálatára FRET távolság tartománya: 2-1 nm D* A* FRET detektálása Spektrális változások akceptor fluoreszcencia intenzitása növekszik donor fluoreszcencia csökken Fluoreszcencia élettartam Csökkenő donor oldali élettartam Donor Photobleaching (fotohalványítás) a donor molekulák un. photobleaching sebességi állandója akceptor jelenlétében csökken Akceptor Photobleaching erős, akceptort gerjesztő fényt alkalmazva akceptor mentes terület megnövekedett donor fluoreszcencia

Alkalmas FRET festékpárok kiválasztása Fluorofórok fotoszelekciója polarizált gerjesztő fény segítségével Normalized Fluo. ntensity 1.2 1.8.6.4.2 ECFP/EYFP ECFP, ex ECFP, em EYFP, ex. EYFP, em 35 4 45 5 55 6 65 Wavelength, nm vertikálisan polarizált gerjesztő fény kiválasztott populáció A Förster típusú energiatranszfer hatásfok távolságfüggése Minta p= VV VV G + G VH VH r= VV VV Monokromátor Polarizátor G +2G VH VH E = 6 R R + R 6 6 Detektor G = HV HH

1 r 1 kt = 1 + τ r Vη fotonszám idő