فلورسانس چیست

0

فلورسانس عبارتست از انتشار نور توسط ماده ای که نور یا سایر تشعشعات الکترومغناطیسی را جذب خود کرده است . نوعی لومینسانس است . در بیشتر موارد ، نور ساطع شده دارای طول موج طولانی تر و در نتیجه انرژی کمتری نسبت به تابش جذب شده است. بارزترین مثال فلورسانس زمانی رخ می دهد که تابش جذب شده در منطقه ماوراlet بنفش طیف باشد و بنابراین برای چشم انسان قابل مشاهده نباشد ، در حالی که نور ساطع شده در ناحیه قابل مشاهده است ، که به ماده فلورسنت رنگ متمایزی می دهد که قابل مشاهده است. فقط در معرض نور ماورا بنفش. مواد فلورسنت با توقف منبع تشعشع ، بلافاصله درخشان می مانند ، برخلاف مواد فسفر ، که مدتی بعد از آن نور منتشر می کنند.

فلورسانس چیست ؟

فلورسانس یک پدیده نوری است که در آن جذب مولکولی انرژی به صورت فوتون باعث انتشار فوتون های فلورسنت با طول موج طولانی تر می شود.

چه چیزی باعث ایجاد فلورسانس می شود؟

دانشکده ها : فلورسانس ، انتشار تابش الکترومغناطیسی ، معمولا قابل مشاهده نور ، ناشی از تحریک از اتم ها در یک ماده، که پس از reemit تقریبا بلافاصله (در حدود ۱۰ -۸ ثانیه). تحریک اولیه معمولاً به دلیل جذب انرژی حاصل از تابش یا ذرات حادث شده مانند اشعه ایکس یا الکترون ایجاد می شود. از آنجا که ترمیم مجدد خیلی سریع اتفاق می افتد ، فلورسانس به محض حذف منبع مهیج متوقف می شود ، بر خلاف فسفرسانس ، که به عنوان یک پساب ادامه می یابد. یک فلورسنتلامپ از داخل با پودر پوشانده شده و حاوی گاز است.
 الکتریسیته باعث می شود گاز از اشعه ماورا بنفش ساطع شود و در نتیجه باعث تحریک پوشش لوله برای تابش نور می شود. پیکسل های تلویزیون یا صفحه نمایش کامپیوتر فلورسانس و UV که الکترون از یک تفنگ الکترونی آنها حمله. از فلورسانس غالباً برای تجزیه و تحلیل مولکولها استفاده می شود و افزودن ماده فلورسانس با انتشار در ناحیه آبی طیف به مواد شوینده باعث سفیدتر شدن پارچه ها در برابر نور خورشید می شود. برای تجزیه و تحلیل مواد معدنی از فلورسانس اشعه ایکس استفاده می شود.

 

فلورسانس چگونه کار می کند؟

 

تئوری فلورسانس زمانی اتفاق می افتد که ماده ای انرژی جذب شده را به شکل نور آزاد کند. یک ماده فلورسنت تابش الکترومغناطیسی (غالباً نور ماوراlet بنفش) را جذب می کند ، که باعث می شود الکترون ها به سطح انرژی بالاتری برسند. در حالی که در حالت انرژی بالاتر است ، الکترون مقداری انرژی را به صورت گرما از دست می دهد. سپس الکترون به حالت حالت پایه خود باز می گردد و سپس در طی فرآیند یک فوتون (یک “بسته” گسسته نور از خود ساطع می کند). وقتی فوتون ساطع شده به چشم ما می رسد ، ما رنگ درخشان فلورسنت مشخص را درک می کنیم.

فلورسانس
نمودار نشان دادن سطوح انرژی و فلورسانس

مواد شیمیایی

هر ماده شیمیایی فلورس نمی کند. به عنوان مثال بسیاری از مواد شیمیایی به جای نور ، انرژی جذب شده را به صورت گرما آزاد می کنند. پس چرا بعضی از مواد شیمیایی فلورس می کنند و برخی دیگر این کار را نمی کنند؟ این به تعدادی از فاکتورها ، مدارهای الکترونی ، تفاوت انرژی بین زمین و حالت های برانگیخته و غیره بستگی دارد. آنها یک  سیستم π مزدوج و حداقل یک گروه اهدا کننده الکترون دارند. این بدان معنی است که الکترون های این ماده شیمیایی باید متحرک و در ارتباط با یکدیگر باشند. یک نمونه کاملاً ضروری کینین است. ماده شیمیایی معروف به خواص ضد التهابی و وجود آن در آب مقوی. هم سیستم کونژوگه دارد (به رنگ آبی حلقه شده است) و هم یک گروه اهدا کننده الکترون (با قرمز حلقه ای).

مواد شیمیایی

برنامه های کاربردی

مواد شیمیایی فلورسنت در همه چیز از چوب درخشش گرفته تا تحقیقات پزشکی یافت می شود. در تحقیقات علمی و پزشکی ، رنگهای فلورسنت اغلب به عنوان دستگاه ردیابی در سطح سلول استفاده می شوند. برای مثال بگویید ، شما می خواهید نحوه تبادل پروتئین سلول ها را مطالعه کنید. می توانید پروتئین های یک سلول را با یک رنگ فلورسنت برچسب گذاری کنید. سپس می توانید با مشاهده آنها در زیر نور ماورا بنفش ، پیشرفت پروتئین ها را بین سلول همسایه و به داخل آن کنترل کنید.

از رنگ های فلورسنت می توان برای شناسایی عوامل بیماری زا نیز استفاده کرد. به عنوان مثال دانشمندان توانستند پروتئین فلورسنت سبز (GFP) را اصلاح کرده و به یک حسگر زیستی برای E. coli تبدیل کنند. GFP اصلاح شده خود را به E. coli مرده متصل می کند. این می تواند برای آزمایش وجود E. coli در غذاها استفاده شود. سایر رنگهای فلورسنت مهندسی شده اند تا در اثر تماس با پاتوژن خاص ، فلورسنت شوند و به پزشکان اجازه می دهد بیماران خود را سریع و دقیق تشخیص دهند.

واقعیت جالب: عقرب ها فلورس!

عقرب ها در اسکلت های بیرونی خود یک ماده شیمیایی بتا-کربولین دارند که در زیر نور ماورا بنفش فلورس می شود.

 

 

پدیده فلورسانس چیست؟

فلورسانس یک پدیده فیزیکی است که در آن یک ترکیب شیمیایی خاص (فلوروکروم) خیلی زود پس از برخورد با نور رنگ دیگر ، نور یک رنگ خاص را ساطع می کند.

 

 

فلورسانس پروتئین ذاتی چیست؟

 

پروتئین ها ، از جمله کریستال های پروتئینی ، اگر حاوی اسیدهای آمینه مناسب با غلظت کافی بالا باشند و با طول موج صحیح نور ماوراio بنفش تحریک شوند ، می توانند بدون افزودن هیچ رنگی ، فلورس کنند. 

فلورسانس چیست؟

فلورسانس زمانی اتفاق می افتد که یک نمونه نور یک طول موج خاص را جذب کرده و در یک طول موج متفاوت نور ساطع می کند. در بیشتر موارد ، مانند پروتئین ها ، طول موج نور ساطع شده بیشتر از نور جذب شده است. البته همه مواد فلورسنت نیستند.

تریپتوفان

اسید آمینه تریپتوفان قوی ترین عملکرد کوانتومی فلورسانس اسیدهای آمینه موجود در پروتئین ها را دارد. بقیه یا فلورسنس نمی شوند یا ضعیف فلورس می شوند. بنابراین “فلورسانس پروتئین ذاتی” معمولاً به انتشار فلورسانس اسیدهای آمینه تریپتوفان اشاره دارد. 

فلورسانس پروتئین ذاتی ناشی از تحریک پروتئین با نور ماوراm بنفش ۲۸۰ نانومتر و مشاهده تقریباً ۳۵۰ نانومتر است. با این حال ، طول موج انتشار واقعی ممکن است بسته به قطبیت محیط حاوی تریپتوفان متفاوت باشد.

مانند هر فرآیند فلورسنت ، شدت فلورسانس پروتئین کم است و بسته به ساختار پروتئین و محیط می تواند وجود نداشته باشد. انتشار تریپتوفان می تواند توسط سایر اسیدهای آمینه در موقعیت های مجاور پروتئین ، توسط حلال یا ناخالصی ها خاموش شود. حتی موقعیت تریپتوفان در ساختار سه بعدی پروتئین به طور کلی می تواند تفاوت ایجاد کند.

تصویربرداری فلورسانس کریستال پروتئین

معمولاً بلورهای پروتئینی توسط فلورسانس پروتئینی ذاتی تصویر می شوند. این امر به منابع نور ماوراlet بنفش بسیار قدرتمند یا دوربین های بسیار حساس نیاز دارد زیرا انتشار فلورسانس از پروتئین ها بسیار ضعیف است. با این حال ، هر دو این مسیرها دارای اشکالاتی هستند. یک منبع نور اشعه ماورا بنفش بسیار قدرتمند می تواند باعث شود که پروتئین نامطلوب شود و بنابراین نمونه را از بین ببرد. اما هنگامی که از منبع نوری با شدت کمتری استفاده می شود ، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت مورد نیاز دوربین ها به معنای قرار گرفتن در معرض بیشتر انرژی مضر ماوراlet بنفش و همچنین فرایند تصویربرداری بیشتر زمان بر است. هر دوی این ملاحظات همچنین تصویربرداری داخل بدن را به چالشی حل نشده تبدیل می کند.

همانطور که قبلاً بیان شد ، تصویربرداری از فلورسانس پروتئین ذاتی با تحریک پروتئین با نور ۲۸۰ نانومتر و استفاده از دوربین برای گرفتن فوتونهای ساطع شده در ۳۵۰ نانومتر انجام می شود. سپس یک عکس با گذشت زمان ساخته می شود. این کار را می توان با میکروسکوپ فرابنفش یا میکروسکوپکتروفتومتر مجهز به تصویربرداری اشعه ماورا بنفش انجام داد.

البته ، می توان از طریق میکروسکوپ های ماوراlet بنفش و میکروسکوپکتروفوتومترها از پروتئین های فلورسنت سبز (GFP) و نمونه های بیولوژیکی که حاوی مارکرهای فلورسنت یا رنگ هستند ، استفاده کرد. از آنجا که این سیستم ها عملکرد ماورا UV بنفش را افزایش می دهند ، نوردهی می تواند به نسبت کوتاه تر و تصاویر نسبت به میکروسکوپ استاندارد روشن تر باشد.

طیف سنجی فلورسانس بلورهای پروتئین

میکروسکوپکتروفوتومترهای CRAIC Technologies برای بدست آوردن طیفی از بلورهای پروتئین میکروسکوپی توسط فلورسانس پروتئین ذاتی استفاده می شود. این کار با ادغام یک منبع نور ماوراio بنفش و نوری UV خاص در یک میکروسکوپ ساخته شده با یک اسپکتروفتومتر بسیار حساس انجام می شود. میکروسپکترا flu فلورسانس پروتئین ذاتی با تحریک پروتئین با نور ۲۸۰ نانومتر و با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر برای گرفتن فوتونهای ساطع شده از ۳۰۰ نانومتر به مادون قرمز نزدیک جمع می شود. میکروسپکتروسکوپی به دانشمند اجازه می دهد تا در مورد ویژگی های نوری و ساختار شیمیایی پروتئین اطلاعات بیشتری کسب کند. 

میکروسکوپکتروفوتومترها همچنین برای تجزیه و تحلیل نمونه های پروتئینی حاوی نشانگرهای فلورسنت یا حتی نمونه هایی مانند پروتئین سبز فلورسنت استفاده می شوند. میکروسپکتروفتومتر می تواند به راحتی تفکیک بین رنگهای مختلف را بخاطر تفکیک پذیری بالای طیفی آن ، بنابراین رنگهای متعدد را می توان در یک نمونه استفاده کرد.

خلاصه

فلورسانس پروتئین ذاتی معمولاً به دلیل انتشار فلورسنت تریپتوفان است که با نور ۲۸۰ نانومتر تحریک می شود. می تواند برای تصویربرداری از پروتئین ها هم در محلول ، هم در ساختارهای سلولی و هم در بلورها مورد استفاده قرار گیرد. با این وجود ، فلورسانس پروتئین ذاتی بسیار ضعیف است ، در پروتئین ها بدون تریپتوفان وجود نخواهد داشت و به راحتی فروکش می شود. با این حال ، تصویربرداری از فلورسانس پروتئین ذاتی رایج ترین روش در جداسازی بلورهای پروتئین از بلورهای نمک است.

پروتئین های فلورسنت سبز نیز با تحریک اشعه ماورا بنفش انتشار فلورسنت را نشان می دهند و به راحتی و به سرعت توسط تصویربرداری و میکروسکوپکتروسکوپی تجزیه و تحلیل می شوند. پروتئین های دارای رنگ های فلورسنت به همان روش تجزیه و تحلیل می شوند.

 

 

 

 

ممکن است شما دوست داشته باشید