Бастапқы фотохимиялық реакциялар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: ДНК-ның фотохимиялық түрленулері.

Орындаған: Абдрахманқызы Д.

Тобы: 101А Фармация

Тексерген: Жұмабекова Р. Р.

Алматы қаласы, 2023 ж.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. Бастапқы фотохимиялық реакциялар

2. Фотохимиялық ДНҚ конверсиясы

3. Пиримидин қоспаларының түзілуі

4. Ақуызбен байланыстыру

5. Жоғары қарқынды лазерлік ультракүлгін сәулеленудің әсер ету ерекшеліктері

6. Флуоресцентті белгілер мен зондтар және оларды медицинада қолдану

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

КІРІСПЕ

Фотохимиялық реакциялар-жарықтың әсерінен болатын химиялық реакциялар; ең маңызды жалпы биологиялық маңызы бар.

Биологиялық әсердің табиғаты бойынша фотохимиялық реакциялар физиологиялық және зақымдайтын болып бөлінеді. Физиологиялық реакцияларға Фотосинтездің, физиологиялық маңызды заттардың-дәрумендердің, пигменттердің және т. б. биосинтезінің негізінде жатқан реакциялар, сондай - ақ қоршаған ортадан ақпарат алуға байланысты физиологиялық функцияларды қамтамасыз ететін реакциялар-көру, тропизмдер, таксилер жатады. Зақымдайтын фотохимиялық реакциялар жарықтың, әсіресе ультракүлгін сәулеленудің нуклеин қышқылдары мен ақуыздарға әсеріне негізделген. Нәтижесінде жасуша өлімі, қарқынды мутагенез, ферменттердің инактивациясы және т. б. байқалуы мүмкін.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Бастапқы фотохимиялық реакциялар

Қазіргі уақытта ақуыздағы триптофанның (АН) негізгі бастапқы фото реакциясы оның катион радикалы мен сольватталған Электрон түзу үшін фотоионоздануы екендігі дәлелденді:

Бөлме температурасында бұл реакция 5-20 мкс аралығында жүреді және флэш-фотолиз әдісін қолдану арқылы зерттеледі. Ультракүлгін сәулеленуден кейін 5 мкс кейін триптофан ерітіндісінде спектрдің қызыл және алыс қызыл аймағында нокаутқа ұшыраған сольватталған электронға, яғни амин қышқылы молекуласынан "нокаутқа түскен" және диполь молекулалары еріткіштермен ұсталған электронға тән сіңіру спектрлері пайда болатыны көрсетілген. Сольватталған электрон басқа молекулалармен, атап айтқанда еріткіш молекулаларымен тез әрекеттеседі және нәтижесінде оның сіңіру жолағы жоғалады. Алайда, егер сұйық азот температурасында триптофанның мұздатылған үлгілері сәулеленсе (бұл жағдайда сольватталған электрондар рекомбинацияланбайды), онда сольватталған электронның сіңуін (максимум 600 нм) кәдімгі спектрофотометрде де тіркеуге болады. Сонымен қатар, сольватталған электронның өтелмеген магниттік моментінің (спин) болуы оны EPR әдісімен анықтауға мүмкіндік береді.

Фотохимиялық ДНҚ конверсиясы

Кәдімгі даналыққа сәйкес, ДНҚ қысқа толқынды ультракүлгін сәулеленудің өлімге әкелетін және мутагендік әсеріндегі негізгі жасушаішілік нысана болып табылады. Бұл, атап айтқанда, ФОТОБИОЛОГИЯЛЫҚ әсерлердің әсер ету спектрлеріндегі максимумның (260-265 нм) ДНҚ сіңіру спектріндегі максимумға сәйкес келуімен расталады. ДНҚ-ның негізгі хромофорлары нуклеотидтердің азотты негіздері болып табылады, пирими-диникалық компоненттердің Фото түрлендірулерінің кванттық шығымы пуриндік компоненттерге қарағанда шамамен жоғары. Азотты негіздердің ультракүлгін сәуле кванттарын сіңіруі (максималды сіңіру 260 нм) олардың электронды қозған синглеттік және триплеттік күйлерінің пайда болуына әкеледі, олар p-p*ауысулары арқылы пайда болады. Пиримидин негіздерінің электронды қозған күйлері бірқатар фотохимиялық реакцияларға түсуі мүмкін, олардың ішінде биологиялық тұрғыдан ең маңыздысы үш қосылу реакциясы: димеризация, гидратация және ақуызбен айқаспалы байланыс түзілуі. Бұл реакция алғаш рет мұздатылған тимин ерітінділерінің ультракүлгін сәулеленуінде анықталды. Ол циклобутан типті сақина түзу үшін 5, 6-Қос көміртекті байланыстың екі негізін біріктіруден тұрады:

Димеризация реакциясына тән қасиет оның қайтымдылығы. Пиримидин негіздері 200-300 нм аймақтағы жарықты сіңіреді, олардың димерлері шамамен бірдей ультракүлгін спектр диапазонында (200-285 нм) . Сондықтан негіздердің ультракүлгін сәулеленуімен немесе ДНҚ-мен димерлер мен негіздер арасындағы қоздырғыш жарықтың әрбір толқын ұзындығы үшін негіздердің димерленуі мен димерлердің мономерленуінің көлденең қималарының қатынасымен анықталатын динамикалық тепе-теңдік орнатылады. Сонымен, тиминнің 200 нм сәулеленуі жағдайында негіздердің шамамен 65%, ал 280-15% димерленеді.

Фотодимеризация реакцияларының бимолекулалық сипатына байланысты оның кванттық шығымы олардың біреуі қозған кезде мономерлердің өзара бағдарлану дәрежесіне айтарлықтай байланысты. Мысалы, бөлме температурасында сулы ерітіндідегі тиминнің димеризациясының кванттық шығымы 4, 7×10-4, ал мұздатылған ерітіндіде - 1. ДНҚ-дағы тимин димеризациясының кванттық шығымы 2×10-2 құрайды. Жүргізілген есептеулерге сәйкес, егер іргелес мономерлер бір-біріне 36 бұрышпен бағытталған болса, ДНҚ-дағы тиминді димеризациялау шарттары оңтайлы болады .

Кейбір акридин қатарының бояғыштары ДНҚ - дағы ультракүлгін индукцияланған димерлердің шығуын тиімді төмендетуі мүмкін. Акридиндердің қорғаныш қасиеті олардың ДНҚ молекуласындағы негіз жұптары арасында интеркалация қабілетіне негізделген. АКРИДИНДЕРДІҢ (мысалы, АКРИДИН қызғылт сары) ДНҚ-мен өзара әрекеттесуінің тән ерекшелігі-кешен пайда болған кезде 530 НМ спектрдің максимумында бояғыштың флуоресценция қарқындылығы күрт артады. Кейбір авторлардың пікірінше, бұл қозу энергиясының негіздерден бояғышқа синглет-синглет миграциясына байланысты болуы мүмкін. Есептеулер көрсеткендей, мұндай энергия миграциясының максималды кванттық шығымы 1 бояғыш / 5 негіз молекуласының қатынасында қол жеткізіледі және 32% құрайды.

Флуоресценция қарқындылығының жоғарылауынан басқа, акридиндердің ДНҚ-мен байланысу сынағы бояғыш молекулаларының қозғалғыштығына байланысты люминесценцияның поляризация дәрежесінің өзгеруіне де қызмет ете алады. Бұл әдіспен, атап айтқанда, АКРИДИН қызғылт сары сақина жазықтығы ДНҚ спиралының ұзын осіне перпендикуляр және негіз жазықтықтарына параллель екендігі көрсетілген.

Пиримидин қоспаларының түзілуі (6-4)

315-320 нм абсорбциясымен және 405-440 НМ аймағындағы флуоресценциямен сипатталатын бұл фотосуреттер ультракүлгін Сәулеленген ДНҚ қышқыл гидролизатынан оқшауланған. Қосымшалардың құрылымы ультракүлгін, ИҚ, ЯМР спектроскопиясы және масс-спектрометрия арқылы орнатылды, кванттық Шығыс (6-4) - 10 3 ретті аддукторлар, яғни циклобутан димерлерінен 10 есе аз, сондықтан олар ультракүлгін сәулеленудің өлімге әкелетін әсеріне (254 нм) шамалы үлес қосады. Алайда, ультрафиолет мутагенезінде олар маңызды рөл атқара алады. ДНҚ-ның өлімге әкелетін зақымдануынан айырмашылығы, мутациялық ақаулар әлдеқайда сирек кездеседі, сондықтан олар үшін максималды кванттық өнімділік талабы маңызды емес. Пиримидин қоспаларының түзілу реакциясы (6-4) схема бойынша жүреді деп саналады:

Ақуызбен байланыстыру

Бұл ДНҚ пиримидин негіздері кіретін фотохимиялық реакциялардың үшінші түріне жататын молекулааралық өзара әрекеттесулердің мысалы. Ультракүлгін сәуленің акцепторлары екі компонент болып табылады, өйткені ақуыздың да, ДНҚ-ның да өзара байланысқанға дейінгі сәулеленуі айқаспалы байланыспен бірге жүреді. Бұл процестің механизмі, бәлкім, SN - немесе oh - топтары арқылы аминқышқылдарының ақуыз қалдықтарын цитозин немесе ДНҚ тиминінің С5 немесе С6-ға қосуы болуы мүмкін.

Модельдік жүйеде осындай механизм бойынша 5-s-цистеин-6-гидроурацилдің түзілуі байқалды.

Жоғарыда қарастырылған ДНҚ фотохимиялық реакциялары ультракүлгін сәуленің бір квантын сіңіру нәтижесінде пайда болатын пиримидин негіздерінің төменгі қозған (жалғыз және үштік) күйлерінің қатысуымен жүреді.

Жоғары қарқынды лазерлік ультракүлгін сәулеленудің әсер ету ерекшеліктері

Ультракүлгін лазерлік көздер пайда болғанға дейін классикалық ультракүлгін фотобиология негізінен ультракүлгін сәуленің қарқындылығына сызықтық тәуелді процестерді қарастырды немесе бір кванттық фотохимиялық реакциялардың биологиялық әсерлері зерттелді. Лазерлік сәулелену наносекундтық немесе пикосекундтық ұзақтықтың қысқа импульсіндегі кеңістіктік когеренттілік, монохроматикалық, жоғары қарқындылық және энергия концентрациясы сияқты керемет қасиеттерге ие. Үлкен қуат пен ультра қысқа әсер ету уақыты лазерлік ультракүлгін сәулеленуді ДНҚ негіздерінің электронды деңгейлерінің екі кванттық қозу процестерін және осы процесте жүретін фотохимиялық реакциялардың ерекшеліктерін, сондай-ақ олардың биологиялық деңгейде көрінуін зерттеудің әлеуетті жаңа құралына айналдырады.

Азотты негіздердің сулы ерітінділері пикосекундтық немесе наносекундтық ультракүлгін сәулелену импульстарымен (266 нм) Сәулеленген эксперименттік зерттеулер 1010 Вт/м2-ден жоғары қарқындылықта молекулалардың қайтымсыз фотохимиялық өзгерістері болатынын көрсетті, нәтижесінде пайда болған өнімдер пиримидин димерлері мен гидраттар сияқты бір кванттық реакциялардың фотоөнімдерінен сапалы түрде ерекшеленеді. Сонымен қатар, негіздердің деградация дәрежесі сәулеленудің қарқындылығына квадраттық тәуелді, бұл лазермен индукцияланған фотохимиялық түрлендірулердің екі кванттық механизмін көрсетеді.

ДНҚ құрамындағы негіздердің лазерлік индукцияланған екі кванттық қозуы оның фотохимиялық түрленуіне әкеледі, олар төмен қарқынды ультрафиолет сәулесінің әсерінен байқалмайды (немесе өте төмен кванттық Шығыспен жүреді) . Негіздердің деградациясымен қатар ДНҚ-да тиминнің ДНҚ тізбегінен бөлінуімен N-гликозидтік байланыстың үзілістері анықталды (төмен қарқынды ультракүлгін сәулелену кезінде мұндай процесс болмайды) және бір тізбекті үзілістер.

Төмен қарқынды ультракүлгін сәулеленуден (1 Вт/м2) жоғары қарқынды ПИКОСЕКУНДТЫҚ ультракүлгін сәулеленуге (4 • 1013 Вт/м2) ауысқан кезде бір тізбекті үзілістердің кванттық шығымы (12) • 10-6-дан 8 • 10-5-ке дейін өсетіні көрсетілген.

Плазмидалардың, бактериофагтардың және микроорганизмдердің лазерлік ультракүлгін инактивациясына бір квантпен салыстырғанда ДНҚ-ның екі кванттық Фото зақымдануының үлесі (пиримидин димерлері) айтарлықтай жоғары. Бұл, атап айтқанда, ультракүлгін Сәулеленген биологиялық объектілердің фотореактивациясын зерттеу бойынша эксперименттер арқылы дәлелденді олар лазерлік ультракүлгін сәулелену қарқындылығының (266 нм) жоғарылауымен фотореактивация дәрежесі күрт төмендейтінін көрсетті (СЛАЙД 8) .

Фотореактивация кезінде тек бір типтегі өлімге әкелетін фотоөнімдер жойылатындықтан - циклобутанды пиримидинді ДНҚ димерлері, содан кейін анықталған факт лазерлік ультракүлгін инактивацияға димерлердің үлесінің азаюын (және сәйкесінше ДНҚ-ның екі кванттық Фото зақымдануларының үлесінің артуын) көрсетеді.

Флуоресцентті белгілер мен зондтар және оларды медицинада қолдану

Медицинада зерттелетін биологиялық жүйелерге сырттан қосылатын арнайы флуоресцентті молекулаларды қолдану қолданылады, олар олардың қасиеттеріне сәйкес бөлінеді. Флуоресцентті зондтарды қолданудың мысалы - флуоресцентті ангиография әдісі-флуоресцеинмен тамырларды контраст және оларды кейіннен суретке түсіру. Бұл бояу пациенттерге көктамыр ішіне енгізіледі. Бұл бояғыш улы емес, өте жоғары кванттық флуоресценция өнімділігіне ие. Ол қан ағымымен бүкіл денеге таралады және дерма мен эпидермиске таралады. Флуоресцеин көрінбейтін ұзын толқынды ультракүлгін сәулеленуден қозады. Оның люминесценциясы көрінетін жарықта байқалады. Бұл әдістің диагностикалық маңыздылығы мынада: беткі тіндерде флуоресценцияның ( люминесценцияның) пайда болу жылдамдығы бойынша қан айналымы төмендеген дене аймақтары бағаланады, оларда флуоресцеин қалыпты қан айналымы бар дене аймақтарына қарағанда кешірек пайда болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.