Флуоресценция и биологические объекты

Много направлений в биофизике, молекулярной и клеточной биологии возникли и развиваются именно благодаря внедрению новых методов, базирующихся на флуоресценции. Для биофизиков флуоресценция стала быстрым и чувствительным методом исследования структуры, динамики и функций биологических макромолекул — нуклеиновых кислот и белков. Метод секвенирования ДНК благодаря работам Сэнгера был значительно усовершенствован во второй половине 1980;х годов именно благодаря внедрению флуоресцентной детекции. Важным следствием этого стала высокая скорость и надёжность секвенирования. Кроме того, метод был автоматизирован.

Важной группой флюорофоров являются флуоресцентные белки. Первый представитель этого класса — зелёный флуоресцентный белок— был выделен из медузы Aequorea victoria в 1962 году. Это относительно небольшой белок с молекулярной массой 27 кДа, который поглощает синий свет и флуоресцирует зелёный.

Благодаря конфокальной флуоресцентной микроскопии и разработке новых флуоресцентных меток на базе зелёного флуоресцентного белка (ЗФБ) и его аналогов появилась возможность получать специфически контрастную окраску и делать фотоснимки с высоким разрешением многих внутриклеточных белковых структур. Разработка новых флуоресцентных зондов — веществ, изменяющих флуоресценцию, когда к ним присоединяется определённая молекула — дала возможность детально исследовать химический состав живых клеток и даже организмов, а также его изменение во времени и пространстве.

Способностью флуоресценции обладают далеко не все химические соединения. Например, из двадцати протеиногенных аминокислот флуоресцентными свойствами обладают всего три: фенилаланин, тирозин, и триптофан. Флуоресценция последнего широко используется для изучения конформаций, динамики и взаимодействий триптофансодержащих белков. Пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, входящие в состав ДНК и РНК, почти не флуоресцируют при нормальных условиях.