Биофизика - Владимиров Ю.А.
Скачать (прямая ссылка):
фотосенсибилизаторами. А в медицине часто используют для них термины
"фототоксические" и "фотоаллергические" вещества в зависимости от того,
какие процессы они индуцируют.
Фотосенсибилизаторы по механизму их действия делятся на два типа.
Фотосенсибилизаторы I типа под действием света сами химически изменяются.
Характерной особенностью реакций I типа часто является их независимость
от присутствия кислорода.
Например, в терапии псориаза широко используются фотосенсибилизаторы I
типа, называемые псораленами.
61
При совместном действии псораленов и УФА-излучения (ПУФА-воздействии)
псориаз излечивается. В основе терапевтического эффекта псораленов лежит
реакция ковалентного фотоприсоединения псораленов к ДНК, не нуждающаяся в
присутствии кислорода.
Другим примером сенсибилизаторов I типа являются фотоаллергены. Обычно
эти соединения используются как антибактериальные, антигрибковые
препараты и транквилизаторы (хлорпромазин, битионол, сульфаниламид, про-
метазин и др.). Однако они поглощают в УФА-области спектра и при УФ-
облучении способны фотохимически присоединяться к белкам; эта реакция
приводит к образованию аллергена. Аллерген взаимодействует с макрофагами
или Т-лимфоцитами, вызывая их сенсибилизацию. При повторных воздействиях
Т-лимфоциты "узнают" аллерген и возникает ответная реакция кожи
(уртикария или экзема); часто наблюдается анафилактический шок или астма:
Вещество +
белой
+h V ---------
(поглощает
вещество)
Антиген
Сенсибилизированные ¦ лимфоциты
эритема, эдема, отен ножи, энзема
Фотосенсибилизаторы II типа называются также фото-динамическими
соединениями. Поглотив квант света, эти соединения переходят в триплетное
возбужденное состояние (j4T|), а затем взаимодействуют с молекулярным
кислородом. При этом кислород может переходить в возбужденное синглетное
состояние (Ю2):
+ftv Г У "Н}п
А -* /' А -* А + Ю2,
в котором он примерно в 100 раз более эффективно, чем невозбужденный
кислород, окисляет липиды, белки и другие биомолекулы. В некоторых
случаях сенсибилизаторы 11 типа образуют супероксид-анионрадикал путем
переноса на 02 электрона:
+Av ч а, + -
А >- А* -А + Оа .
Так или иначе характерной особенностью реакции II типа является их полная
зависимость от присутствия кислорода.
62
Типичный представитель сенсибилизаторов II типа - протопорфирин. Он
накапливается в аномально высоких концентрациях в организме человека при
некоторых нарушениях биосинтеза порфиринов. Протопорфирин переходит в
возбужденное состояние под действием синего света и с высокой
эффективностью генерирует 102. Последний окисляет ненасыщенные липиды,
вызывая резкое увеличение ионной проницаемости биомембран. Одновременно
инактивируются многие белки (АТФ-аза эритроцитов, ацетилхолинэстераза и
др.), происходят полимеризация мембранного белка спектрина и другие
явления. Если больные находятся на дневном свету, то у них развивается
эритема и эдема. Поэтому по необходимости этим больным приходится
находиться на желтом свету, не поглощаемом протопорфирином. После того,
как было выяснено, что сенсибилизированная протопорфирином эритема
возникает с участием синглетного кислорода, был предложен терапевтический
метод, основанный на приеме внутрь p-каротина, способного инактивировать
(тушить) синглетный кислород.
К счастью, не все светочувствительные вещества являются
фотосенсибилизаторами. Например, билирубин - продукт разрушения
гемоглобина, очень фотолабилен, но продукты его фотолиза не вызывают
заметных фототокси-ческих или фотоаллергических эффектов. Поэтому в
родильных домах применяется фототерапия желтухи новорожденных, основанная
на разрушении билирубина при освещении новорожденных синим светом. Это
бывает необходимо потому, что если у взрослых нормальное содержание
билирубина в крови 1 мг%, то у новорожденных- около 20 мг% (в первые дни
жизни печень еще не обеспечивает устранение билирубина из крови). Таким
образом, путем фотохимического разрушения билирубина устраняются
возможные патологические последствия ги-пербилирубинемии.
Глава 3
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА
Молекулярная биофизика изучает физическую структуру биологически важных
молекул и физические процессы, лежащие в основе их функционирования.
Основными
63
объектами молекулярной биофизики являются белки и нуклеиновые кислоты.
Под структурой молекулы понимают расположение в пространстве всех ее
атомов. В молекулярной биофизике характеристика молекулы включает в себя
структурную химическую формулу, длины всех связей и углы между связями,
распределение зарядов на поверхности, подвижность отдельных участков и
изменчивость структуры в зависимости от параметров среды: температуры,
ионной силы, pH, наличия определенных ионов и др.
Основная задача молекулярной биофизики -выяснение связи физической
структуры и свойств биологически важных молекул с выполняемой ими в
организме функцией.
3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ
БИОПОЛИМЕРОВ
Первая особенность молекул, синтезируемых в живой клетке - их
