СПЕКТРЫ БАКТЕРИАЛЬНОЙ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В ПРИСУТСТВИИ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Немцева Е. В., Кудряшева Н. С., Мешалкин Ю. П., Сизых А. Г.
Институт биофизики Сибирского Отделения РАН, 660036 Академгородок, Красноярск
Бактериальная биолюминесцентная
реакция представляет собой ферментативное окисление восстановленного
флавинмононуклеотида (ФМН) и длинноцепочечного альдегида кислородом
воздуха. Эмиттером процесса считается 4А-гидроксифлавин
-
производное ФМН,
связанное с ферментом люциферазой. Механизм образования возбуждения
при биолюминесценции и сопутствующие ему элементарные физические
процессы в настоящее время остаются недостаточно ясными. В данной
работе исследованы спектры бактериальной биолюминесцентной биферментной
системы люцифераза - НАДН:ФМН-оксидоредуктаза в присутствии флуоресцентных
органических соединений, вносимых в реакционную смесь. Все использованные
соединения были разделены на две группы. В первую группу вошли
красители с энергией флуоресцентного состояния меньшей, чем энергия
флуоресцентного состояния эмиттера, биолюминесценции (родамин
6Ж, родамин незамещенный, уранин); их спектры поглощения имеют
обширную область перекрытия со спектром биолюминесценции. Вторую
группу составили соединения, энергия флуоресцентных состояний
которых превышает энергию низшего возбужденного синглетного состояния
эмиттера (антрацен, 1,4-бис(5-фенил-2-оксазолил)бензен или РОРОР),
а спектры поглощения не перекрываются со спектром биолюминесценции.
В биолюминесцентной
системе была зафиксирована люминесценция молекул как первой, так
и второй групп в виде дополнительного пика или плеча в спектре
биолюминесценции. Полученные результаты объяснены с точки зрения
межмолекулярного переноса энергии с участием возбужденных состояний
биолюминесцентного эмиттера и внесенных в реакционную смесь молекул.
Использование в экспериментах секционной кюветы дало возможность
сделать вывод, что возбужденные флуоресцентные состояния соединений
первой группы преимущественно заселяются в результате абсорбции
биолюминесценции и лишь во вторую очередь - в результате безызлучательной
межмолекулярной резонансной миграции энергии возбуждения. Слабоинтенсивная
сенсибилизированная люминесценция молекул второй группы объясняется
существованием высокоэнергетического предшественника эмиттера,
который играет для них роль донора энергии возбуждения. Последние
результаты являются экспериментальным подтверждением гипотезы
об активности ненизших электронно-возбужденных состояний эмиттера
биолюминесценции в биолюминесцентном процессе.