Электронный парамагнитный резонанс: применение в медикобиологических исследованиях
Применение ЭПР в медикобиологических исследованиях Собственные ЭПР- сигналы биологических систем Метод спиновых ловушек Метод спиновых меток и зондов
Собственные ЭПР-сигналы биологических систем (радикалы и металлы переменной валентности) • Прямое измерение сигнала радикалов Ш Стабилизация радикалов при низких температурах Ш Сигналы стабильных радикалов Ш Метод быстрого смешивания
Спектр ЭПР облученного УФ светом цистеина 77 K 300 K Изучение структуры радикалов биологически важных молекул и было одним из первых направлений применения метода ЭПР в биологических исследованиях. Повысить концентрацию свободных радикалов можно А) при низкой температуре (замедляются реакции рекомбинации), Б) при облучении УФ повышается скорость их образования.
Спектр ЭПР печени крысы свободные радикалы g=2, 25 Другое направление применения метода ЭПР в биологических исследованиях: изучение металлов переменной валентности и/или их комплексов in vivo. Благодаря коротким временам релаксации сигналы ЭПР металлопротеинов можно наблюдать только при низкой температуре, например, температуре жидкого азота. g=2, 03 g=2, 00 g=1, 94 цитохром Р-450 100 Гс метгемоглобин
Спектры ЭПР стабильных семихинонных радикалов Сигналы ЭПР некоторых радикалов можно наблюдать и при комнатной температуре. CH 3 HO CH 3 O CH 3 a - токоферол CH 3 CH 3 O CH 3 a-токофероксилрадикал CH 3. O CH 3 OCH 3 O CH 3 O O O. CH 3 O O- CH 3 OH a-токоферолхинонрадикал (CH 2 -CH=C(CH 3)-CH 2 -)10 -H CH 3 Убихинон (Q 10) (CH 2 -CH=C(CH 3)-CH 2 -)10 -H CH 3 Убихинонрадикал (. Q 10 -)
Прямое обнаружение радикалов липидов методом ЭПР в проточной кювете LH O 2 Fe 2+ + LOOH ® Fe 3+ + LO. ® LOO. Fe 2+ LOOH LOH S Резонатор Магнит N Сигнал ЭПР Осипов А. Н. , Моравский А. П. , Шувалов В. Ф. , Азизова О. А. , Владимиров Ю. А. 1980, Биофизика 25(2): 234 -238.
Метод спиновых ловушек
Две реакции образования радикалов гидроксила Реакция Фентона Реакция Осипова. Fe 2++ H 2 O ® Fe 3+ + OH- + HO • 2. ФБН + HO • ® PBN-OH (аддукт) CH 3 . ОН + Радикал гидроксила C H Fe 2+ + HCl. O ® Fe 3+ + Cl- + HO • . . ФБН + HO • ® PBN-OH (аддукт) CH 3 N O CH 3 Спиновая ловушка ФБН N OH O CH 3 Спиновый аддукт ФБН
Метод спиновых меток и зондов
Метод спиновых меток и зондов Спектр ЭПР нитроксильных радикалов состоит, в простейшем случае, из трех линий равной интенсивности, благодаря взаимодействию неспаренного электрона с ядром атома азота, имеющим целочисленный спин ± 1 и 0. CH 2 H 3 C CH 2 C N O. CH 3 Спектр ЭПР и формула нитроксильного радикала (ТЕМРО: 2, 2, 6, 6 -tetramethylpiperidine-N-oxide ).
• Спиновый зонд TEMPO - это маленькая быстро вращающаяся молекула. • Вращение молекулы зависит от окружающей среды (вязкость, упорядоченность, и т. д. ). • Вид спектра ЭПР TEMPO зависит от скорости и изотропности вращения этой молекулы.
Cпектр ЭПР ТЕМПО при разных временах корреляции tс Время корреляции– время поворота радикала на 90 ° 3. 10 -12 с 1. 10 -9 с В водном растворе вращение является изотропным и достаточно быстрым, что приводит к симметричному спектру ЭПР. При уменьшении скорости вращения проявляются анизотропные взаимодействия, которые приводят к уширению линий и изменению амплитуд компонент спектра, а затем и к сдвигу крайних компонент.
На основании этого эффекта можно изучать • 1. Параметры растворимости зонда в мембранах, • 2. параметры упорядоченности мембран, • 3. вязкость мембран, • 4. ориентацию и положение зонда в мембране.
Сигнал ЭПР при удалении нитроксильного радикала от карбоксильной группы
Cпектр ЭПР р. Н чувствительного зонда р. Н-чувствительные спиновые зонды позволяют оценить р. Н внутри лизосомы или фагоцитирующего лейкоцита. g=2. 0037 p. H=4. 95 p. H=4. 4 IR IRH+ p. H=2. 0 В основе метода лежит их способность зонда давать отличные друг от друга спектры ЭПР в протонированной и депротонированной формах. В зависимости от р. К спинового зонда, в определенном диапазоне р. Н происходит протонирование зонда и соответствующее изменение спектра ЭПР.
Скачать презентацию Электронный парамагнитный резонанс применение в медикобиологических исследованиях
Семинар 9_Применение ЭПР.ppt