Fluorofor

Den kemiske struktur af fluorescein
Den kemiske struktur af GFP, Green fluorescent protein
Naturlig fluorescens forekommer hos mange fisk
Rottefibroblastere mærket for aktin med GFP, Green fluorescent protein

Fluorofor er et stof som udviser luminiscens i form af fluorescens dvs. afgiver synligt lys ved påvirkning med elektroner, ultraviolet lys eller kortbølget synligt lys. Synonymet fluorochrom anvendes også. Fluoroforer er både små og store, komplekse organiske forbindelser. Uorganiske forbindelser, der udviser fotoluminiscens, kaldes tilsvarende fosforer (med tryk på anden stavelse; efter engelsk phosphor). Forskellen mellem fosforer og fluoroforer beror på naturen af den aktiverede tilstand, men der er ikke nogen skarp grænse mellem fosforer og fluoroforer. Både fosforer og fluoroforer betegnes som luminiforer eller fotoluminiforer.

Nobelprisen i kemi i 2008 blev tildelt forskerne Osamu Shimomura, Martin Chalfie og Roger Y. Tsien, der identificerede og isolerede det første fluorescerende protein (GFP, green fluorescent protein, se nedenfor) fra vandmanden ’’Aequorea victoria’’.

Energioverførsel

Jablonski-diagram der viser ændringerne i energiniveauerne.

Lysfænomenet beror på energioverførsel, og derfor kan en fluorofor betegnes som en transducer. En elektron absorberer en foton med høj energi og bliver løftet til et højere energiniveau. Elektronen er blevet exciteret eller aktivereret. Systemet henfalder igen til grundniveauet ved udsendelse af en foton. Den udgående foton vil altid have lavere energi end den indgående foton, dvs den udgående stråling vil altid have længere bølgelængde end den indgående stråling.

Hvis energioverførslen til den udgående foton sker på mindre end 10-8 sekund kaldes fænomenet fluorescens, hvis energioverførslen varer længere, kaldes det fosforescens. Flere fysiske fænomerer forklares ved den samme energioverførsel: fluorescens, fosforescens, katodeluminescens og nordlys

Naturlig forekomst

Eksempler på fluoroforer

Mange fluoroforer er små molekyler med 20 til 100 atomer (200 - 1000 Dalton), men der er også mange større naturlige fluoroforer som proteiner.[4][5] Det mest kendte fluoroscerende protein blev kaldt Green Fluorescent Protein, GFP, fundet i vandmanden ’’Aequorea victoria’’. Se her for en engelsk liste over fluoroforer.[6]

Små molekyler, der fluorescerer:

  • Xanthener: fluorescein, 2',7'-dichlorofluorescein, rhodamine, Oregon green, eosin og Texas red
  • Cyaniner: cyanine, indocarbocyanine, oxacarbocyanine, thiacarbocyanine og merocyanine
  • Naphthalener: dansyl og prodan derivater
  • Coumariner
  • Oxadiazoler: pyridyloxazole, nitrobenzoxadiazole og benzoxadiazole
  • Anthracener: anthraquinoner DRAQ5, DRAQ7 og CyTRAK Orange
  • Pyrener: cascade blue
  • Oxaziner: Nile red, Nile blue, cresyl violet, oxazine 170
  • Acridiner: proflavin, acridine orange, acridine yellow.
  • Arylmethiner: auramine, crystal violet, malachite green
  • Tetrapyrroler: porphin, phthalocyanine, bilirubin

Store molekyler, der fluorescerer:

  • Green fluorescent protein (GFP) på 26 kDa fra vandmanden ’’Aequorea victoria’’.
  • Yellow fluorescent protein (YFP, Citrine, Venus, Ypet) mutant GFP
  • mCherry, rødt fluorescerende protein på 28.8 kDa fra korallen ’’Discosoma sp’’.
  • Phycobiliproteiner (PE, APC...) på ≈240 kDa.

Anvendelser

Mærkning med fluorophorer har haft en stor betydning for biologiske og biokemiske landvindinger inden for bl.a. funktionen af proteiner. Teknikker som immunofluorescens og immunohistokemi er blevet uundværlige for det moderne biologiske laboratorium, se her for en oversigt over metoder på engelsk.[7][8]

Under betegnelsen “neon farver” anvendes mange fluorescerende stoffer til farvning og mærkning som tekstilfarver og optisk hvidt, i kosmetik, i sikkerhedsudstyr og sikkerhedsbeklædning. Andre anvendelser er i organisk LED og solpaneler. Man har også fornøjet sig med at fremstille fluorescerende dyr ved genmodificering, som f.eks. ”Glo Fish”

Eksterne henvisninger og referencer

  1. ^ "Fluorescent green eels, glowing red fish and acid yellow corals: Scuba diver captures extraordinary images of creatures that light up the ocean floor when exposed to ultraviolet light. Daily Mail". Arkiveret fra originalen 28. marts 2014. Hentet 3. februar 2014.
  2. ^ "Kedelige fisk lyser som provinsdiskoteker. Videnskab.dk 2014". Arkiveret fra originalen 3. februar 2014. Hentet 3. februar 2014.
  3. ^ "Red Fluorescent Reef Fish. Fish Channel". Arkiveret fra originalen 20. februar 2014. Hentet 3. februar 2014.
  4. ^ "Forekomst af fluorescerende proteiner i naturen. Galathea 3". Arkiveret fra originalen 20. februar 2014. Hentet 3. februar 2014.
  5. ^ "Fluorescent proteins. Robert E. Campbell (2008), Scholarpedia". Arkiveret fra originalen 2. oktober 2013. Hentet 3. februar 2014.
  6. ^ "Table of Fluorochromes. Salk Institute". Arkiveret fra originalen 20. oktober 2014. Hentet 3. februar 2014.
  7. ^ "Se kroppens mindste dele i fluorescerende farveorgier. Videnskab.dk 2013". Arkiveret fra originalen 23. februar 2014. Hentet 3. februar 2014.
  8. ^ "Mand mod Maskine: Optælling af mikrober på bunden af Østersøen. Videnskab.dk 2013". Arkiveret fra originalen 8. november 2013. Hentet 3. februar 2014.

Medier brugt på denne side

Jablonski Diagram of Fluorescence Only-en.svg
Forfatter/Opretter: Д.Ильин: vectorization, Licens: CC0
Jablonski diagram of absorbance, non-radiative decay, and fluorescence.

Electronic transitions are about 1 eV. Vibrational transitions are about 0.1 eV. Rotational transitions (not shown) are about 0.001 eV. Absorption is about 1 femtosecond, relaxation takes about 1 picosecond, fluorescence takes about 1 nanosecond.

S0 and S1 represent different electronic states. The other numbers (here 0–3 are shown) represent vibrational states.
Fluorescein 2.svg
Structure of fluorescein.
MEF microfilaments.jpg
Forfatter/Opretter: Y tambe, Licens: CC-BY-SA-3.0
マウス線維芽細胞のマイクロフィラメント。蛍光染色像
Diversity of fluorescent patterns and colors in marine fishes - journal.pone.0083259.g001.png
Forfatter/Opretter: Sparks, J. S.; Schelly, R. C.; Smith, W. L.; Davis, M. P.; Tchernov, D.; Pieribone, V. A.; Gruber, D. F., Licens: CC BY 4.0
A, swell shark (Cephaloscyllium ventriosum); B, ray (Urobatis jamaicensis); C, sole (Soleichthys heterorhinos); D, flathead (Cociella hutchinsi); E, lizardfish (Synodus dermatogenys); F, frogfish (Antennarius maculatus); G, false stonefish (Scorpaenopsis diabolus); H, false moray eel (Kaupichthys brachychirus); I, false moray eel (Kaupichthys nuchalis); J, pipefish (Corythoichthys haematopterus); K, sand stargazer (Gillellus uranidea); L, goby (Eviota sp.); M, goby (Eviota atriventris); N, surgeonfish (Acanthurus coeruleus, larval); O, threadfin bream (Scolopsis bilineata). doi:10.1371/journal.pone.0083259.g001
PDB 1ema EBI.jpg
Cartoon representation of the molecular structure of protein registered with 1ema code.