СРС на тему: Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды и их применение в биологии и медицине Выполнила: студентка I курса факультета. - презентация

1 СРС на тему: Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды и их применение в биологии и медицине Выполнила: студентка I курса факультета общей медицины 134 группы Абзалбекова А. Проверила: Масликова Е.И. АО «Медицинский университет Астана» Кафедра медицинской биофизики и основы безопасности жизнедеятельности Астана 2014

2 План Фотохимические реакции Первичный фотохимический акт Изучение продуктов первичных фотобиологических реакций Фотохимические реакции при электронно- возбужденных состояниях пиримидиновых оснований Реакция фотодимеризации Реакция фото гидратации Сшивки с белками Люминесцентная микроскопия Люминесцентные метки и зонды и их применение в медицине Список использованной литературы

3 Фотохимические реакции Это химические реакции, который инициируются светом. Энергия источника излучения должна соответствовать энергии электронного перехода между орбиталями Излучение должно быть способным достичь целевых функциональных групп и не быть заблокированным реактором и другими функциональными группами

4 Стадии фотохимической реакции Световая стадия- Световая стадия- это физический процесс, поглощение кванта излучения молекулой. Молекула переходит в возбужденное состояние. Процесс возбуждения –это акт запасания энергии молекулой. Вступая во взаимодействие с окружающими молекулами, возбужденная молекула превращается в радикал, ион или ион- радикал, они называются первичными восстановителями или окислителями. На этом условно световая стадия заканчивается. Темновая стадия.Темновая стадия. Образовавшиеся первичные восстановители и окислители- радикалы- содержат неспаренные электроны на внешних орбитах и поэтому обладают высокой химической активностью. Они способны уже в темноте осуществлять окислительно-восстановительные реакции. Первичные восстановители и окислители вступают в сопряжение с биохимических реакциями и изменяют их, что приводит к изменению общефизиологического состояния организма

5 Примеры фотохимических реакций Выцветание красок на свету Выцветание красок на свету (под действием света тускнеют, уменьшается их яркость) Фотосинтез Фотосинтез (под действием света в листьях растений происходят химические реакции) Фотографирование Фотографирование (под действием света разлагаются молекулы солей серебра) Зрение человека, восприятие цвета глазом человека Зрение человека, восприятие цвета глазом человека (под действием света разлагается родопсин, входящий в состав сетчатки глаза человека)

6 Взаимодействие света с веществом A + hν ––> A* Возбуждение частиц (переход электронов на вышележащие орбитали A + hν ––> A + + e - Ионизация частиц за счет отрыва электронов AB + hν ––> A + B AB + hν ––> A + + B - Диссоциация молекул с образованием свободных радикалов (гомолитическая) либо ионов (гетеролитическая):

7 Первичный фотохимический акт Он заключается в химических изменениях молекулы ( например, присоединении или отдаче электрона или водорода) Между количеством лучистой энергии, поглощенной молекулами вещества, и количеством фотохимически прореагировавших молекул существует соотношение, выражаемое законом фотохимической эквивалентности Штарка-Эйнштейна: Число молекул, подвергшихся первичному фотохимическому превращению, равно числу поглощенных веществом квантов электромагнитного излучения. Число молекул, подвергшихся первичному фотохимическому превращению, равно числу поглощенных веществом квантов электромагнитного излучения.

8

9 Изучение продуктов первичных фотобиологических реакций Фотобиологические процессы Фотобиологические процессы - процессы, которые начинаются с поглощения квантов света биологически функциональными молекулами и заканчиваются соответствующей физиологической реакцией в организме или тканях. К ним относятся: фотосинтез, фототаксис, фототропизм, фотопериодизм, зрение, загар и эритема кожи.

10 Стадии фотобиологических процессов

11 Изменения структуры ДНК при фотобиологических реакциях Поглощение света белками в области нм обусловлено ароматическими аминокислотами: тирозином и триптофаном. Эти аминокислоты поглощают ультрафиолетовое излучение и разрушаются. Разрушение данных аминокислот приводит к денатурации белков В ультрафиолетовой области спектра (260 нм) сильно поглощают лучи только азотистые основания нуклеиновых кислот по этой причине именно они подвергаются фотохимическим превращениям при ультрафиолетовом облучении. При большой дозе облучения может происходить разрыв колец азотистых оснований.

12 Основное действие ультрафиолетовых лучей на нуклеиновую кислоту – НК теряет биологическую активность, то есть способность передавать заключенную в ней информацию. При этом основную роль в инактивации ДНК играют процессы димеризации тимьяновых оснований протекают раньше других фотохимических реакций. Две молекулы тимина в двойной спирали ДНК никогда не расположены рядом. Более того, в силу комплементарности нитей в ДНК они никогда не расположены точно напротив друг друга Под воздействием ультрафиолетовых лучей возникает местное расплетение нитей ДНК. За тем нити изгибаются таким образом, что тиминовые основания сближаются между ними возникает стойкая химическая связь, которая как бы стягивает двойную нить ДНК и препятствует считыванию с неё информации.

13 Фотохимические реакции при электронно- возбужденных состояниях пиримидиновых оснований Возбужденные светом молекулы могут также вступать в реакции переноса электрона – фотоокисление и фото восстановление. Вобужденные карбонильные соединения –в спирты, возбужденные молекулы красителей – в бесцветные соединения Под действием света могут идти реакции фотоприсоединения. Так, при возбуждении молекул с двойной связью возможен ее разрыв с образованием бирадикала Реакции фотосенсибилизации, в которых возбужденные светом атомы или молекулы передают избыточную энергию другим молекулам, которые и реагируют

14 Реакция фотодимеризации Наиболее характерна для фотохимии тимина и его производных. В разбавленных водных растворах тимин практически устойчив к малым дозам облучения светом ближней ультрафиолетовой области ( ммк). Фотохимические превращения оснований нуклеиновых кислот, в том числе и тимина, зависят от присутствия добавок в замороженных растворах Фотохимические превращения оснований нуклеиновых кислот

15 Реакция фото гидратации Фотогидраты образуются в растворах урацила и цитозина, их ди- и полинуклеотидах (нуклеозидах), РНК и ДНК Реакция гидратации фото необратима Гидраты разрушаются в темноте при повышенных температурах, при сдвигах рН как в щелочную, так и в кислую сторону, при повышении ионной силы раствора. выход фото гидратации не зависит от длины волны света

16 Сшивки с белками время жизни флуоресценции двунитевые участки ДНК стабилизируются поперечными сшивками и не чувствительны к температуре Спектр действия образования поперечных сшивок совпадает со спектром поглощения тимидина, что также подтверждает предположение о димерной (Т Т) природе поперечных сшивок. межмолекулярные ДНК ДНК сшивки эффективно образуются при облучении подсушенных, но не влажных клеток, вирусов и ДНК. Чем выше квантовый выход образования сшивок, тем больше в ДНК содержится падения и тимина.

17 Люминесцентная микроскопия Люминесцентная, или флюоресцентная, микроскопия метод гистологического анализа с помощью люминесцентного микроскопа, в котором используется явление люминесценции (свечения) веществ при действии на них коротковолновых лучей (ультрафиолетового света, рентгеновских лучей).

18 С помощью флюорохромов исследуют, например, содержание в клетках нуклеиновых кислот. При окраске акридином ДНК дает красно-зеленое свечение, а РНК оранжевое. Люминесцентный микроскоп широко используется также для изучения иммунофлуоресценции. Иммунофлюоресценция позволяет исследовать в клетке содержание очень малых количеств белка. Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия основана на способности некоторых веществ люминесцировать, т. е. светиться при освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом. проходящим светом и падающим, светом. Во флуоресцентной микроскопии используются два способа освещения препарата: проходящим светом и падающим, светом.

19 Люминесцентные метки и зонды и их применение в медицине метод флюоресцентной ангиографии метод флюоресцентной ангиографии - контрастирование сосудов флуоресцеином и их последующее фотографирование. для идентификации для обнаружения для контроля изменений использования ее для идентификации веществ, для обнаружения малых концентраций веществ, для контроля изменений, претерпеваемых веществом, для определения степени чистоты веществ исследования структуры белков для исследования структуры белков биологических мембран и мембранных ферментов для исследования биологических мембран и мембранных ферментов для определения для определения нефтепродуктов в воде, смолистых веществ в воздухе рабочей зоны, бензилового спирта в атмосферном воздухе, витаминов, витаминов, афлатоксинов в пищевых продуктах

20 Люминоскоп Флюориметр

21 Спасибо за внимание!

22 Список использованной литературы html 1/ 1/ html f f atiyam_po_me/metody_fiziko- himicheskih_issledovaniy/ html atiyam_po_me/metody_fiziko- himicheskih_issledovaniy/ html