福斯特半径计算器

历史背景

Förster半径是Förster共振能量转移(FRET)中的一个关键概念，FRET描述的是两种光敏分子（供体和受体）之间的能量转移现象。该概念由德国科学家Theodor Förster在20世纪中期提出。FRET在生物物理学和生物化学等领域发挥着重要作用，尤其是在研究纳米尺度的分子相互作用和距离方面。

计算公式

Förster半径\( R_0 \)的公式为：

\[ R_0 = \left( 8.79 \times 10^5 \cdot \kappa^2 \cdot Q_D \cdot J(\lambda) \cdot n^{-4} \right)^{1/6} \]

其中：

• \( \kappa^2 \)是取向因子。
• \( Q_D \)是供体的量子产率。
• \( J(\lambda) \)是供体发射光谱和受体吸收光谱之间的重叠积分。
• \( n \)是介质的折射率。

示例计算

假设我们有以下值：

• 取向因子\( \kappa^2 = 2/3 \)
• 量子产率\( Q_D = 0.9 \)
• 重叠积分\( J(\lambda) = 3 \times 10^{15} \, \text{cm}^6/\text{mol} \)
• 折射率\( n = 1.33 \)

利用这些值，可以计算出Förster半径为：

\[ R_0 = \left( 8.79 \times 10^5 \cdot \frac{2}{3} \cdot 0.9 \cdot 3 \times 10^{15} \cdot 1.33^{-4} \right)^{1/6} = 56.42 \, \text{Å} \]

重要性和应用场景

Förster半径对于确定FRET实验中供体和受体分子之间能量转移效率至关重要。它帮助研究人员了解分子间的距离，使其可用于以下应用：

• 研究蛋白质间的相互作用。
• 测量生物系统中的距离。
• 监测分子构象的变化。

常见问题

1. 什么是Förster半径？ Förster半径（\( R_0 \)）是在FRET中供体和受体之间能量转移效率为50%时的距离。

2. 量子产率如何影响Förster半径？ 供体较高的量子产率会增加Förster半径，提高能量转移效率。

3. 为什么折射率很重要？ 折射率会影响电磁环境，较高的折射率会降低Förster半径。

此计算器可用于生物物理学和分子生物学等领域的研究人员，以估算其实验中FRET的效率。