Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра теоретической биохимии с

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра теоретической биохимии с курсом клинической биохимии Спектры действия фотобиологических процессов Лекции по биофизике, 2008

Спектр действия фотобиологического процесса - зависимость некоторого количественного показателя проц длины волны излучения Спектр действия фотохимической реакции - зависимость образования фотохимического продукта I 0 NS длины волны излучения -Vd n= I 0 Q[ 1 -exp(-n s( ) l )] d t NS* ( ) = s( ) NP - продукт фотомодификации n. P=n 0 (1 - exp(- E ) ) Квантовый выход фотохимических реакций органических в ра зависит от длины волны (О. Варбург al) et. Спектр действия необратимой однофотонной фотохимической реакции совпадает со спектром поглощения фотохрома 2

Задачи исследования спектров действия 1. Выявление диапазона длин волн, в котором излучение наиболее эффективно вызывает данный фотобиологический процесс • - это необходимо для подбора эффективных исто света при практическом применении фотобиологических процессов 2. Выяснение природы молекул-акцепторов действующих фотонов • - при решении этой задачи необходимо выбирать та количественный показатель процесса, который был связан простой зависимостью с тем или иным показа поглощения света молекулой-акцептором 3

Если спектр действия фотохимической реакции не совпадает по форме со спектром поглощения или квантовый выход продукта зависит от длины волны, то механизм реакции отличается от однофотонного необратимого 4

Величина фотобиологического эффекта (Ψ) – • степень биологического ответа • степень биохимических изменений Способы регистрации спектров действия, обусловленных поглощением света молекулами неизвестной природы 1) при постоянной дозе облучения 2) при постоянной величине фотобиологического эффекта 5

Спектры действия фотобиологических процессов при небольшой постоянной дозе Допущения: • Зависимость между биологическим эффектом и количеством образовавшегося продукта линейна - Y=c(n 0 -n) • c - не зависит от концентрации фотопродукта • Доза облучения постоянна и небольшая всех длин волн для -Vd n= Q[ 1 -exp(-nsl )] I 0 d t Y ( )= c(n 0 -n)= c E/l * (n 0 -n) = [ 1 -exp(-n 0 s l )] E/l [ 1 -exp(-n s( )l )] = G * a( ) 0 1 Спектр биологического действия по форме должен совпадать с кривой поглощения • Доза небольшая всех длин волн для • Линейный характер зависимости • Шкалы биологического эффекта 6 ?

Спектры действия фотобиологических процессов при постоянной величине фотобиологического эффекта В общем случае: • Зависимость между биологическим эффектом и количеством образовавшегося продукта неопределенна Yc=c(n 0 -n)m • Доза облучения для всех длин волн подбирается так, чтобы биологический эффект имел одну и ту же величину Чаще всего – это минимальная действующ Yc=c[n 0(1 -exp(- E)] m 1/E = s( ) / (ln {n 0 / [n 0 -(Yc / c) 1/m]} / ) = s( )*G 2 = / ln {[n 0 -(Yc / c) 1/m] / n 0} 7

Yc=c[n 0(1 -exp(- E)] m Yc 1/m =c 1/m [n 0(1 -exp(- E)] (Yc / c) 1/m = n 0 -n 0 exp(- s( ) E) = n 0 -(Yc / c) 1/m exp(- s( ) E) =-------n 0 s( ) E = ln (n 0) - ln [n 0 -(Yc / c) 1/m] E = ln {n 0 / [n 0 -(Yc / c) 1/m]} / s( ) 8

Для объектов с высоким светопоглощением (a) • Необходимо обеспечить условия, при которых доза будет небольшой для всех длин волн, тогда: 1/E = = a( )*G 3 = / l (Yc / c) 1/m Возможные причины отличия спектров действия в биологических объектах от формы a( ) или s( ) • многокомпонентные объекты, содержащие экранир соединения 1/E = s( )*G 2*L( ) = (1 -exp(-bэ( ) l ))/ bэ ( )l • В этом случае спектр действия совпадает по форме с s( ) только при условии , что b 0 ( ) l << 1 9

Спектры действия процессов с биологическим ответом, зависящим от скорости фотопревращения активных молек • Пример - зрение Yc=c [dn/dt] m • Оптимальные условия - определение интенсивности I 0(l), вызывающей стандартный биологический Yc эффект за малый период освещения t 0 • Если m =1 то 1/I 0 = a( )* ( c / (l Yc)) • А при небольших a 1/I 0 = s( )* ( c n 0/ Yc) 10

Методы изучения первичных фотопродуктов. k 1 N k 2 Лабильный фотопродукт N* k 3 d n*/d t = k 1 n –(k 2+k 3) n* В стационарных условиях d N*/d t = 0 Учитывая, что k 1 n = I 0 n Стабильный фотопродукт n* k 1 ------- = ------n (k 2+k 3) n* I 0 n ------- = ------(k 2+k 3) n Чтобы повысить n*необходимо: • Либо повысить I 0 - импульсный фотолиз радиолиз или o. K • Либо понизить (k 2+k 3) – снижение температуры до 77 11

Импульсный фотолиз – (Р. Г. В. Нориш и Г. Б. Портер, 1949) Кинетика гибели триплетных состояний • коэффициенты экстинкции • времена жизни • квантовый выход интеркомбинационной конверсии • константы скоростей тушения Возбужденные состояния Импульсный радиолиз N N s* N T* Ионизируюшая радиация . N - синглетные - триплетные - Свободные радикалы 12

Литература Владимиров Ю. АПотапенко А. Я. Физико-химические. , основы фотобиологических процессов. – М. , 1989 Рощупкин Д. И. , Артюхов В. Г. Основы фотобиофизики: Учеб. пособие. - Воронеж: ВГУ, 1997 Глава 5 13

Экзаменационные вопросы 1. Спектры действия фотобиологических процессов, задачи их исследования. Теория спектров действия фотобиологических процессов при постоянной дозе облучения, 2. Теория спектров действия фотобиологических процессов при постоянной величине фотобиологического эффекта. Влияние экранирующих соединений. 3. Спектры действия фотобиологических процессов, определяемых скоростью превращения активных молекул. 4. Анализ лабильных фотопродуктов методами импульсного фотолиза и радиолиза 14

Скачать презентацию Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра теоретической биохимии с

Спектры действия.ppt

Количество слайдов: 14