Люминесценцияны медицинада және биологияда қолдануы

Тақырыбы:Люминесценттік таңбалар мен сорғылар және олардың биология мен медицинада қолданылуы Орындаған:Болатжан Март 114 топ (ЖМ) Тексерген:Кусаинова К. Т.

Семей Мемлекеттік Медицина Университеті Медициналық және биологиялық физика, информатика мен математика кафедрасы.

БӨЖ

Жоспар:

I. Кіріспе

Люминесценция. Түрлері

II. Негізгі бөлім

Люминесцентті таңбалар және сорғылар

III. Қорытынды

Люминесценцияны медицинада және биологияда қолдануы.

Дененің жылулық сәулеленуінен артық сәулеленуді люминесценция деп атаймыз. Оның периоды (-10-15с) сәулеленген жарық толқынның периодынан артық болады. Люминесценция спектрінің көрінуі ультракүлгін облысында кез келген температурада болады. Оны суық жарқырау деп атайды. Қызған денелер жарық шығарады. Олардын атомдары мең молекулаларының жылулык қозғалыстары жарық сәулесінің энергиясына айналады. Жылулық сәуле шығарумен қатар энергияның түрлену нәтижесінде басқадай жарық шығады. Ол жарықтар - суық жарықтар, оларды люминесценция (латын сөзінен lитіпіs - жарық) дейді.

Денені қоздыру түріне байланысты ол: фотолюминесценция (жарық сәулесімен қоздыру), рентгендік люминесценция (рентген сәулесімен қоздыру), катодтық люминесценция (электронмен қоздыру), электрлік люминесценция (электр өрісі арқылы қоздыру), радиолюминесценция (сх, р, у бөлшектерімен қоздыру), хемилюминесценция (химиялық реакциялар арқылы) т. б. деген түрлерге бөлінеді.

Сәулелену уақытының ұзақтығына байланысты люминесценцияны: флуоресенция және фосфоресенция деген түрлерге

бөледі.

Фотолюминесценцияда бір затта жұтылған жарық сәулесінің энергиясы сол заттан суык жарык шығарады. Шыққан сәуленің толқын ұзындығы жұтылған сәуленіңтолқын ұзындығынан ұзын болады. Көп заттарда, мысалы газдарда, сұйықтарда, әсер етуші жарық өшкен кез-де суык жарық шығару да бірден тоқталады. Осындай жарық шығаруды флуоресценция (латын сөзінен fluor - ағын) дейді. Ал кейбір қатты денелер әсер етуші жарық өшкеннен кейін де ұзақ уақыт жарқыл шығара береді. Ондай жарық шығару кейде бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Осындай жарық шығаруды фосфоресценция (грек сөзінен рhos - тасымалдаушы) дейді. Фотолюминесценцияда бір затта жүтылған фотонның энергиясының

Люминесценция механизмімен танысайық. Атом не молекула энергиясы Һу фотонды жұтып энергетикалық қозған күйге көшеді де 10-8 с уақыт өткен соң жиілігі V тең фотонды шығарып бұрыңғы күйге қайта келеді. Жұтылған және шығарылған сәулелердің жиілктері тең уф= ул болғандықтан люминесценцияның бүл түрін резонанстық деп атайды, ол көбіне бір атомды газдарда кездеседі.

Люминесценция құбылысы кезінде дене жұтқан, яғни оны қоздыруға жұмсалған фотонның энергиясы мен денеден шыққан сәуле энергиялары тең емес, яғни ҺV'< ҺVф, мұндағы 1г/ - люминесцентік сәуле энергиясы, ҺVф - денені қоздыруға кеткен фотонның энергиясы. Стокстың заңы бойынша, атомның немесе молекуланың жұтқан фотонының энергиясының біраз бөлігі оптикалық емес, жарық шығарумен байланыссыз құбылыстарға жұмсалады. ҺVф = һ V' + ДЕ немесе Vф > V' мүнан Хф < Хл болады, яғни люминесценция толқыны оны қоздырған фотонның толқынынан үлкен болады .

Люминесценттік анализді арнайы люминесценттік микроскоп арқылы анықтаймыз. Сол люминесценттік микроскоптарда арнайы жоғарғы қысымды жарық сәулеленуі қолданылады. Олардың бірі конденсатордың алдында орналасқан, осыдан спектр көзінің жарығы бөлінеді, ол люминесценциялық обьектіні туғызады, ал келесі обьектив пен окулярдың арасында орналасқан, жарық люминесценциясын бөледі.

Фотолюминесценцияның негізінде жарық көздері пайда болғанмен, олардың спектрі күндізгі жарыққа сәйкес келеді. Олар өндірістік және гигиеналық салаларда қолданылады. Сондықтан оларды күндізгі жарық шамдарына теңестіреді. Себебі, сыртқы лампаның қабығы жай шынымен қапталған және жұқа қабат люминоферинмен қапталған

Люминесценцияны қоздырудың әдістеріне байланысты олардың бірнеше түрі бар:

1. Фотолюминесценция. Люминесценцияның бұл түрі көзге көрінетін және ультракүлгін сәулелерінің әсерінен пайда болады. Фотолюминесценцияға мысал ретінде кейбір люминофорлармен боялған сағат циферблатының жарқырауын келтірсек те жетеді.

2. Рентгенолюминесценция рентген сәулелерінің әсерінен пайда болады. Оны ренген аппаратының экранынан бақылауға мүмкіндік бар.

3. Радиолюминесценция деп заттардың (люминофорлардың) сәулелерінің әсерінен жарқырауын айтады. Люмнисценцияның бұл түрі сцинтилляциялық есептеуіштердің счетчиктердін экрандарында пайда болады.

4. Катодлюминесценция электрондық сәулемен шығарылады. Оны телевизордың, осциллографтың және т. б. электр сәулелік құралдардың экранынан бақылауға мүмкіндік бар.

5. Электрюлюминесценция электр өрісінің көмегімен шығарылады. Оны газ разрядты түтіктерде байқауға болады.

6. Хемилюминесценция заттардағы химиялық процестердің нәтижесінде пайда болатын құбылыс. Оған мысалға ақ фосфордь шіріген ағаштың және -кейбір жәндіктердің, өзен жануарларының жарқырауын келтірсек те жеткілікті.

7. Сонолюминесценция қүбылысы кейбір сұйықтықың ерітінділерінен ультрадыбыс толқындары өткенде пайда болады.

Күнделікті әмірде колдану үшін затқа түскен жарық энергиясының қандай бөлігі люминесценттік жарық беретінін білу өте қажет. Осы мәселені С. И. Вавилов терең зерттеді. Фотолюминесценция кезінде бөлініп шыққан энергияның (Е) жұтылған жарықтың энергиясына (Е0) қатынасын фотолюминесценцияның энергетикалық шығымы дейді. С. И. Вавиловтың заңы бойынша фотолюминесценцияның энергетикалық шығымы Д келіп түскен жарықтың толқын ұзындығына тәуелді, яғни бастапқы кезде толқын ұзындығы артқан сайын энергетикалық шығым да артады, белгілі бір толқын аралығында (Х2- Х1) тұрақты болып, кейін кенет азаяды.

С. И. Вавиловтың заңын түсіндіру үшін фотолюминесценцияның кванттық шығымы деген ұғымды қарастырайық. Фотолюминесценцияның кванттық шығымы деп люминесценттік жарық кванттарының (п) оны қоздырған жарық (келіп түскен) кванттарына (п0) қатынасын айтады, яғни

Осы ұғыммен қатар жоғарыда айтылғандай, люминесценцияның энергетикалық шығымы деген ұғым да қолданылады. Ол мынаған тең

Е0 - келіп түскен жарықтың энергиясы; V0 - жиілігі және X - толқын ұзындығы. Бұдан мынаны көреміз: фотолюминесценцияны тудыратын жарық толқынның ұзындығы артқан сайын (яғни, жиілігі азайған сайын) фотолюминесценция көзінің энергиясына сәйкес келетін фотондар саны артады. Бірақ әр фотон энергиясы Һ Улюм-ға тең басқа фотон тудыруы мүмкін. Сондықтан түскен жарықтың толқын ұзындығы артқан сайын люминесценцияның энергетикалық шығы-мы да артады. Түскен жарықтың толқын ұзындығы бір шамаға жет-кенде фотолюминесценцияның энергетикалык шығымы кенет азаяды. Себебі осы толқын ұзындығына сәйкес келетін кванттың энергиясы

Люминесценцияның тағы бір түрі хемолюминесценция. Хемолюминесценция үш негізгі түрге бөлінеді.

1. Митогенетикалық сәулелену(190-320 нМ) - бұл ультракүлгін сәулелену, оның құрамын ақуыздар мен көмірсулар құрайды. Гувичтің ойы бойынша бұл сәулелену жасушаның бөлінуін ынталандырады.

2. Биолюминесценция- сәулеленудің қабылдау көзі болып табылады. (420-710 нМ) . Барлық жағдайда биолюминесценция ерекше заттардың ферментативтік қышқылдауының нәтижесі болып табылады.

Люциференнің қышқылдауының катализдеуші ферменттер- люцифераза деген атқа ие болады. Люциференнің табиғаты ағзаның кез келген түрінде әр түрлі болуы мүмкін.

Шырақтың люциферині өз табы бойынша рибофламинге жақын, ал бактериялардың люциферині- флавинмононуклеотидке жақын. Қазіргі кезде люциферин және люцифераза таза күйінде бөлінген және сәулелену қосылыста жаңғыртылған.

3. Әлсіз сәулелену- 1961 жылы А. Н. Журавлев, Б. Н. Тарусов, А. И. Поливод бұл сәулеленудің тірі организм, тіндер, жасушалар- олардың галогендерінің және кейбір биоқосылыстарының көрініс беретін және спектрінің инфрақызыл бөлігінде сәулеленуі.

Люминесценцияның зерттеулері бойынша биологиялық жүйенің көбі Фото және химиолюминесценция мағынасын береді. Осыдан есте сақтауымыз керек, флюоресценция және фосфоресценция, фотолюминесценцияның екі түрі болып саналады, олар синглеттік және триплеттік қозған күйімен ажыратылады. Олардың биомолекулаға электронды түрде өтеді:

S1* S0+hVфл

Электрондарды триплеттік деңгейден негізгі деңгейге өткізетін люминесценция- фосфоресценция деп атайды.

Триплеттік деңгей синглеттік қозған деңгейден төмен орналасқандықтан, фосфоресценция кезіндегі сыртқа шығарылатын жарық толқын ұзындығы флюоресценция кезіндегі сыртқа шығарудан көбірек болады. Жарықтың люминесценция кезіндегі сыртқа шығарылған толқын ұзындығын бір осьпен кейін шегерсек, ал интенсивтілік люминесценцияны басқа осьпен шегерсек, нәтижесінде люминесценцияның қисық спектрін аламыз. Люминесценция спектрі екі түрге бөлінеді:

Флюоресценция және фосфоресценция.

Сорғылар

Биологиялық мембраналардың құрылысы макромембраналардың ақуыз және нуклеин қышқылын кеңінен зерттеуде екіншілік люминесценттік байланыстың яғни флюреценттік сорғылар кеңінен қолданылады. Бұл сорғылар ретінде олардың параметрлері қоршаған орта әсеріне байланысты тез өзгеретін заттардан тұрады. Зарядтардың 3 типі болады:

Зарядтталған

Зарядталмаған

Заряды, Диполі ешқандай болмайтын болып бөлінеді.

Ереже бойынша флюреценттік сорғылар ретінде суда флюреценсияламайтын молекулалар қолданылады. Олардың молекуласы мембранамен байланысқаннан соң оның люминестенциясы 10 есе жоғарылайды. Осындай зондтың көмегімен биологиялық мембраналардың көмірсутектік бөлімінің мембраналық бөлімін анықтауға мүмкіндік береді. Осы зонд көмегімен молекулалар компонентінің және биологиялық мембраналардың конформациясының өзгерулерін анықтауға болады. Нуклеин қышқылы құрылысын зерттеуде күлгін қызыл зонд қолданылады.

Нуклеин кышқылының азоттық негізі ультракүлгін (~260 нм) жұтады. Сол себепті олар УК сәудемен сәулелендіргенде фотохимиялық түрленуге мәжбүр болады. УК сәулемен әсер еткенде жүретін реакциялардың ішіндегі ен маңыздысы мыналар: фотохимиялық түрлену, фотохимиялық сулану және фотодимеризация.

Ұқсас жұмыстар

ДНҚ–ның фотохимиялық түрленуі. Люминенсценттік таңбалар мен зондтар және медицина мен биологияда қолдану

Биологиялық обьектлердің люминесценциясы: фотолюминесценция, хемилюминесценция

Астана медицина университеі

ЯДРОЛЫҚ МЕДИЦИНА

Биофизикалық зерттеулердің даму тарихы

Моноклонды антиденелер. Гибридонды технология

БИОЛОГИЯЛЫҚ ОБЪЕКТІЛЕРДІҢ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯСЫ

Математиканың шығу тарихы

ТРИГОНОМЕТРИЯ БИОЛОГИЯДА

Қышқылдардың жіктелуі,алынуы, химиялық қасиеттері

Пәндер