练习题目

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什么是荧光分析法?

荧光技术在研究药物一蛋白相互作用方面的应用? 荧光的影响因素有哪些? 荧光与有机分子结构的关系?

请问静态猝灭与动态猝灭各有什么特点? 简谈荧光分析法在生命科学研究中的最新应用? pH对荧光强度的影响。

简述动态荧光猝灭与静态荧光猝灭的不同点。 简述能量转移猝灭的种类及作用机理

荧光探针在医学上的应用?

环境因素对荧光光谱和荧光强度有哪些影响?

1.溶剂的影响:溶质分子的基态和激发态与溶剂分子之间的相互作用程度不同,对荧光的光谱位置和强度有很大影响。一般溶剂效应指溶剂的折射率和介电常数的影响;特殊溶剂效应指的是氢键的生成或有配位的发生。光谱特征表现为:特殊溶剂效应引起的光谱变化大于普通溶剂效应的。

2.温度的影响:随着温度的降低,溶液的荧光量子产率和荧光强度将增大。主要原因是温度降低介质的粘度增大,使荧光分子与溶剂分子的碰撞机会减小;且内部能量转化降低。而有些荧光物质在溶液的温度上升时不仅荧光量子产率下降,而且吸收光谱也发生显著变化,这表明温度升高涉及分子结构的改变。 3.PH的影响:若荧光分子为一种弱酸或弱碱,介质PH的改变将影响其荧光光谱,荧光量子产率等荧光特征改变。PH改变影响分子基态和激发态的的酸碱性质;在金属离子测定中,PH的改变将影响金属荧光配合物的形成。

4.氢键的影响:激发前基态物质分子与溶剂或其它溶质分子产生氢键配合物,此时物质的吸收光谱和荧光光谱都发生改变。

5.重原子效应:溶剂分子中含有高原子系数的原子对溶质荧光强度的影响,

导致荧光量子产率下降;芳香化合物中重原子取代基团引起荧光减弱磷光增强。 6.表面活性剂(有序介质)的影响:有序介质可通过减小非辐射过程猝灭率氧猝灭作用,形成更高层次配合物等,对荧光测定有提高灵敏度,选择性等作用。 7.光解作用和光变异构现象:为消除影响应尽可能用长波作激发光源,尽量缩短光照时间,容液配置在棕色瓶中,降低入射光强减小狭缝,提高检测器灵敏度。

8.散射光和拉曼光的影响:可通过选择适当溶剂,合适的激发波长,滤光片荧光计,调节荧光计狭缝的宽度减少影响。

9.其它溶质的影响:芳香族与金属离子配合作用,在配位的位置上产生正极化作用,使配合物中配体荧光光谱较单纯配体红移。

举例说明荧光与有机分子结构的关系。?简要解释并说明其原因,。举例说明

答:(1)具有大的共轭π键结构。

① 具有芳环(杂环)越大,其荧光(磷光)峰越移向长波方向,且荧

光强度往往也较强。

② 同一共轭环数的芳香族化合物,线性荧光波长大于非线性荧光波长。 原因:提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红移。 例:

A的荧光波长大于B的荧光波长

A B (2)具有刚性平面结构。

原因:可降低分子振动,减少与溶剂的相互作用,故具强荧光。 例:

NNN

A (无荧光) B (有荧光,且较强) (3)具有最低单线电子激发态, S1为π-π*型。

N 原因:π-π*的荧光效率高,系间跨越过程的速率常数小,有利于荧光产生。

(4)共轭链上的取代基为给电子基团。

原因:给电子基团可增加电子密度,加强荧光。 ① 给电子基团加强荧光,例-NH2,-NHR,-OH,-CN等。

② 吸电子基团荧光降低,对应磷光增强。例-COOH,-NO2等。 ③ 取代基位置对芳烃荧光的影响:邻、对位增强,间位抑制。 ④ 重原子取代,荧光减弱,磷光增强。 ⑤ 饱和烃的取代对荧光强度影响不大。

什么是动态猝灭、静态猝灭?它们各自的特点是什么?分析两种猝灭的异同。 答:动态猝灭:猝灭剂和荧光物质的激发态分子之间的相互作用过程(能量转移、电子转移过程),特点:吸收光谱不发生变化。

静态猝灭:猝灭剂和荧光物质在基态是发生的配合作用,特点:吸收光谱发生显著为位移。

动态荧光猝灭和静态荧光猝灭的差异:

(1) 静态荧光猝灭不改变荧光的寿命而动态荧光猝灭使得荧光寿命缩短。 (2) 随着温度的升高,扩散系数增大从而增大动态荧光猝灭的常数;而随着

温度的升高可引起配合物的稳定性下降,静态荧光猝灭程度减小。

动态荧光猝灭只影响荧光分子的激发态,不改变它的吸收光谱,静态荧光猝灭不改变荧光光谱,但改变其吸收光谱。

简述分子由激发态跃迁回基态的能量传递途径。

激发态分子不稳定,它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态,分子由激发态跃迁到基态的能量传递途径包括辐射跃迁和无辐射跃迁:辐射跃迁包括荧光和磷光;无辐射跃迁包括系间跨越(ISC),内转换(IC),外转换(EC)和振动松弛(VR)。

振动弛豫(Vibrational Relaxation ,VR):是指处于激发态的各振动能级的分子,通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给溶剂分子,其电子则返

回到同一电子激发态的最低振动能级的过程。在这一过程中能量以热的形式放出,故为无辐射跃迁,它只能在同一电子能级内发生。

内转换(Internal Conversion,IC):当两个电子能级非常靠近以至其振动能级有重叠时,受激分子常有高电子能级以无辐射跃迁方式转移至低能级。 外转换(External Conversion,EC):受激分子与溶剂分子或其他分子相互作用发生能量转移而使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程,也称“熄灭”或“猝灭”。常常发生在第一电子激发单重态或激发三重态的最低振动能级向基态转换的过程中。

系间跨越(Intersystem Conversion,ISC):是处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程。

各种跃迁方式发生的可能性及程度与物质本身的性质及激发时的各种物理化学因素有关。

理想的荧光标记探针应该具备什么特点?

答:(1)用作探针的标记物的发光强度应该比较高,在激发光源的激发下,其荧光信号能够容易检测到。

(2)斯托克斯位移应尽量大,以使激发峰位和发射峰位距离较远,避免检测 发射信号时不受激发光散射的影响。

(3)发射峰的最大半高宽应该尽量小,以提高仪器检测的灵敏度。

(4)用作标记探针的分子或颗粒应该尽量小,并应具有较好的生物相容性。 (5)用作标记的发光材料不应被光漂白,其激发波长尽量处于长波范围。 简述荧光共振能量转移的原理及FRET能量供/受体对需满足的条件 (1) 荧光共振能量转移原理

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)是一种非辐射能量跃迁,通过分子间的电偶极相互作用,将供体激发态能量转移到受体激发态的过程,使供体荧光强度降低,而受体可以发射更强于本身的特征荧光(敏化荧光),也可以不发荧光(荧光猝灭),同时也伴随着荧光寿命的相应缩短或延长。供/受体之间的距离要在1-10nm以内才能发生有效的FRET。

(2) FRET能量供/受体对的选择

荧光物质要成为FRET的能量供/受体对,必须满足以下几个条件:

a. 供/受体的激发光谱要分得足够开。 b. 供体的发射光谱与受体的吸收光谱要重叠。 c. 供/受体的发射光谱要足够分开。

d. 受体也可以是一种只有吸收光,没有发射光的物质,即通常所说的荧光猝灭剂,在发生FRET时它可以使供体的荧光发生猝灭;供体也可以只有发射光,没有吸收光,即通过化学方法发光,需要诱导剂的参与。

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