Биофизика - Владимиров Ю.А.
Скачать (прямая ссылка):
JL Bh±.h±h* tg! = 1 + -A^ [Q] = 1 + feq • т ¦ [Q]. (2.Ю)
Заменив в уравнении 2.10 kq/(ki -f кг) на К, получим уравнение Штерна -
Фольмера:
- =1+A[Q]. (2.11)
Если квантовый выход люминесценции больше 1%, то такие соединения легко
обнаруживаются люминесцентным методом. Нужно подчеркнуть, что когда мы
имеем дело с ярко люминесцирущщим веществом, то флюоресцентный анализ
оказывается в сотни и тысячи раз чувст-
39
вительнее спектрофотометрического. Высоким <р обладают триптофан в
белках, флавины, восстановленные никоти-намиддинуклеотиды (НАД • Н и НАДФ
• Н), витамины А, Be, Е и др., многие лекарственные вещества: хинин, гри-
зеофульвин и др. Легко определяются люминесцентным методом канцерогенные
углеводороды (3,4-бензпирен, дибен-зантрацен) в'воздухе городов, дыме
сигарет и т.д. При возбуждении ближним ультрафиолетом (365 нм) легко
обнаруживаются грибковые инфекции волос по характерной желто-зеленой
флюоресценции, дерматомикозы у животных; яйца, зараженные бактериями рода
Pseudomonas, легко обнаруживаются по ярко-зеленой флюоресценции пигмента
пиовердина, видимой даже через скорлупу.
Ярко флюоресцирующие соединения применяют в диагностике. Например, в вену
человека вводят раствор флю-оресцеина и через несколько секунд наблюдают
яркую, возбуждаемую ультрафиолетом зеленую люминесценцию губ и глаз. Этим
методом определяют время циркуляции крови и области тела с пониженным
кровообращением.
Некоторые соединения, не обладающие собственной флюоресценцией, после
химической обработки дают продукты с высоким ф. Этим методом определяют
морфин, героин и другие наркотики (до 0,02 мкг в пробе), витамины С, D,
В12 и др.
Ценную информацию о молекулярной организации биообъектов и патологических
изменениях в тканях, клетках и субклеточных частицах можно получить,
измеряя поляризацию люминесценции. При освещении объекта поляризованным
светом люминесценция оказывается тоже поляризованной. Степень поляризации
флюоресценции (Р)- доля поляризованного света флюоресценции в общей
суммарной интенсивности флюоресценции. Если за время жизни возбужденного
состояния молекула не успевает повернуться (например, находится в
замороженном растворе), то она испустит квант флюоресценции,
поляризованный точно так же, как поглощенный квант. Степень поляризации
при этом будет максимальной (Р0). В жидких растворах, однако, за время т
ориентация молекул успевает измениться и происходит деполяризация.
Молекула поворачивается тем быстрее (и тем больше деполяризация), чем
меньше вязкость (tj) ее ближайшего окружения. Связь между Р и vj
установлена Перреном и Яблонским:
40
*-Н*-9-(-?Н '2'2'
где R - газовая постоянная, Т - температура (К), V - объем моля
флюоресцирующих молекул.
Поляризацию флюоресценции определяют, чтобы изучать микровязкость
структур клетки. Если в мембранную систему поместить флюоресцентный зонд,
например 4-диметиламинохалкон, 3-метоксибензантрон или 1-анили-
нонафталин-8-сульфонатг то он, как гидрофобная молекула, окажется внутри
мембраны. Измерив Р для такого зонда, можно определять микровязкость
мембраны (см. главу 5).
2.4. СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ
Все стабильные молекулы на каждом электронном энергетическом уровне имеют
по два электрона с противоположно направленными спинами. В определенных
условиях может происходить либо отрыв одного электрона, либо
присоединение одного электрона к молекуле. Свободным радикалом называется
молекула или ее часть, имеющая неспаренный электрон.
Свободный радикал обозначают жирной точкой над соответствующей группой
химического соединения или над условным обозначением этого вещества,
например: нейтральный радикал тирозина -
•О-/ СНа-сн-соо-
I ¦
NH9
у w 12~
супероксиданионрадикал -02; катион радикал тирозина:
+но-/ \-сн.-сн-соо-
=/ I ¦
NH3
С точки зрения химии появление неспаренного электрона есть не что иное,
как появление у молекулы свободной валентности; такие молекулы легко
вступают в химические реакции, поэтому для свободных радикалов характерна
высокая реакционная способность. Другими их особенностями являются
парамагнетизм (так как они имеют нескомпенсированные магнитные моменты
неспаренных электронов) и способность вести цепные реакции.
41
В биологических системах различают несколько типов свободных радикалов.
Свободные радикалы воды. При протекании в клетке некоторых окислительных
реакций, например при окислении Fe2+ в Fes+, электрон может
присоединяться к молекулярному кислороду. В результате образуется радикал
О>Г (супероксид), способный вступать в цепочку дальнейших превращений в
результате последовательных присоединений электронов (если есть доноры) и
протонов (в водной среде):
где Н02- гидроперекисный радикал; Н202-перекись водорода; -ОН -
гидроксильный радикал, обладающий очень высокой реакционной способностью;
ОН" - ион гидроксила.
Свободные радикалы органических молекул, образующиеся при действии
ионизирующей и УФ-радиации. Например, при действии ионизирующей или УФ-
