7. Resonanzenergieübertragung

Eine Möglichkeit, wie ein angeregtes Molekül in den Grundzustand zurückkehren kann, besteht darin, die Anregungsenergie auf ein anderes Molekül zu übertragen. Dieser Prozess, die Resonanzenergieübertragung, spielt eine besonders wichtige Rolle bei photosynthetischen Organismen. Erweiterte Anordnungen von Pigment-Protein-Komplexen in den Membranen von Pflanzen und photosynthetischen Bakterien absorbieren Sonnenlicht und übertragen Energie auf die Reaktionszentren, wo die Lichtenergie in Elektronenübertragungsreaktionen eingefangen wird [1–3]. Bei anderen Organismen enthalten Photolyasen, die die Energie des blauen Lichts zur Reparatur von ultravioletten Schäden in der DNA nutzen, ein Pterin oder Deazaflavin, das Energie effizient auf ein Flavinradikal in der aktiven Stelle überträgt [4]. Eine ähnliche Antenne findet sich in Kryptochromen, die eine Rolle bei zirkadianen Rhythmen zu spielen scheinen [5]. Da die Geschwindigkeit der Resonanzenergieübertragung von der Entfernung zwischen dem Energiespender und -akzeptor abhängt, wird der Prozess auch experimentell genutzt, um intermolekulare Abstände in biophysikalischen Systemen zu untersuchen [6]. Typische Anwendungen sind die Messung der Entfernung zwischen zwei Proteinen in einem Multienzymkomplex oder zwischen Liganden, die an zwei Stellen an ein Protein gebunden sind, oder die Untersuchung der Geschwindigkeit, mit der sich Komponenten aus zwei Membranvesikeln in ein verschmolzenes Vesikel vermischen. Eine Untersuchung des Mechanismus der Resonanzenergieübertragung gibt auch Einblick in die elektronische Kopplung, die anderen zeitabhängigen Prozessen wie der Elektronenübertragung zugrunde liegt.