Лекции Погосяна одним файлом (1123231), страница 6
Текст из файла (страница 6)
ед.Значение параметра, отн. ед.4,0длина1,2контрольпХМБпроназаТЭА*1,00,80,60,40,20,0диаметрМНВдиаметраксонаОРХмиелинаОРХ аксонаЛазерная интерференционная микроскопияDynamics of regular changes neuron cytoplasm optics propertiesRegular changes of molecularand cellular processesout cellinside cellComplex reorganization of a plasmamembrane0,1 -2HzActivity of potential - dependent Са 2+ channal0,2-0,4 HzSpontaneous rhythmic activity of Rz-cell0,2 HzRhythmic activity of Rz-cell at a stimulation0,4 - 0,5 HzSubthreshold changes of membrane potential0,8-1,0 HzChanges of a light scattering and volume ofnerve fibril1-20 HzActin phylaments movements3 HzVesicles movements8-40 Hz((E.L. de Beer, Cell Motil., 1997),L.B.
Kohen, Biophys. J., 1970)Физико‐химические свойства нейрона при изменении мембранного потенциала и действии нейромедиатораДействие оксида азота на нейрон (LYMNAEA STAGNALIS)Fourier-spectrum before (a) and after (b) SNP addition, donor NOLens magnification 27x, NA=0,15, wavelength of the laser beam is 532 nma05 mkm10b20 mkm05 mkm1020 mkmДинамика оптических свойствОРХДинамикаСтруктура/сложная,многокомпонентная/Ритмическая/Колебания, движениярегулярных структур/ХаотическаяВейвлеты/нестационарныевзаимодействующиеритмы/Амплитудная (а) и частотная (б) модуляцияизменения состояния цитоплазмымиелинового нервного волокна (перехватРанвье)Амплитудная модуляцияЧастотная модуляцияBlack solid — 0.8 Hz; grey solid — 1.0 Hz; dashed — 1.5HzРаспределения главных частот амплитудной модуляцииритма 1 Гц при К+-деполяризации (А)и действиивалиномицина (Б)○ Контроль● KCl (30 ммоль/л)○ Контроль● Валиномицин (1 мкмоль/л)Перераспределение и транспорт кальция в миелиновом нервном волокнеПерераспределение ионов кальция в миелиновом нервном волокнеРоль Шванновской клетки в перераспределении межклеточного кальцияДинамика пассивного и активного транспорта ионов кальция во фракциях нервного волокнаРоль ионов кальция и АТФ в регуляции аккумуляции Са2+ в нервеCa‐канал и Na/Ca – обмен в миелиновом нервном волокнеCa‐канал и Na/Ca – обмен в миелиновом нервном волокнеТранспорт протона в нервной клеткеПатология аксонаФункциональное нарушениепроявленияТравма аксона и нейронаРегенерация, лизис, ростДегенерация аксона нарушения цитоскелетаДемиелинизация‐дефицит миелина;‐разрушение миелина;‐демиелинизацияДиффузное расстройство аксоновНарушения аксонов из‐за патологии мозгаПатологическая (повышенная) возбудимость травмированного аксона‐Спонтанная ритмическая активность нерва;‐механочувствительность;‐‐активация натриевый каналовПатофизиология аксонасвойства‐Белки цитоскелета и аксональный транспорт;‐‐ фактор роста и его рецепторы;‐‐метаболизм липидов, гликолиз, транскрипция РНК;‐‐ изменения синтеза нейромедиаторов;‐‐нарушения нейро‐глиальных взаимоотношений;‐‐межклеточная сигнализация;‐Нарушения иммунной системы;‐‐дифтерийный токсин;‐‐лизолециитин;‐‐ болезнь Лайма( борелиоз);‐‐хроническая ДМ (диабет, травма)‐Роль ионов кальция;‐‐дифференциация и изменение числа синаптических входов;‐диагностика электровозбудимости нерва ( амплитуда и скорость проведения ПД);‐артефакты;‐‐ тестирование индивидуальных нервов;Патофизиология нейронов ЦНС‐рассеянный склероз;‐нарушения синаптическойпередачи;Миелопатия‐ Исследование с помощью ЯМР –томографии ( время процесса; изменения морфологии)Патология ПНСНейропатии ( фокальные и мультифокальные);‐чувствительность;‐ размеры волокон;‐‐демиелинизация;‐‐диагностика;Болезнь ЛаймаСердцеСуставыБолезнь ЛаймаКожаНервнаясистемаДемиелинизацияЛокализация белка OspA вдольнервного волокнаНервное волокно,световая микроскопия,увеличение x60Локализация OspAвдоль нервноговолокна,флуоресцентнаямикроскопия, увеличениеx60Автофлуоресценция,флуоресцентнаямикроскопия,увеличение x30Фотография перехвата Ранвье в проходящем свете.
а – до инкубации сПБ, б – после инкубации с ПБ (Mr9). ПР – перехват Ранвье, МПС –межперехватный сегмент. Увеличение ×60.1,3контрольOspA1,21,2Микровязкость, отн.ед.Значение величины, усл. ед.OspA влияет на возбудимость нерва имикровязкость аксолеммы1,11,00,90,81,00,80,60,40,20,70,0Амплитуда ПДСкорость проведения ПДДействие OspA уменьшает амплитуду ПДи скорость проведения ПД0,0КонтрольOspAДействие OspA уменьшаетмикровязкость аксолеммыМембраносвязанный Ca2+ в нервномволокнеЛокализациямембраносвязанного Ca2+ вдольнервного волокна,флуоресцентнаямикроскопия,увеличение x60Интенсивность флуоресценции хлортетрациклина,усл.ед.Нервное волокно,световая микроскопия,увеличение x601,151,10OspA1,05ПерераспределениемембраносвязанногоCa2+ в нервномволокне последействия OspA1,000,950,900,850,800,7551015Время, мин.2025Предполагаемая схема действия OspAна нервУменьшение скорости проведения ПДOspAOspAИзменение липид-липидных и белок-белковых взаимодействий в миелине приводитк декомпактизации слоев миелинаOspAOspA адсорбируется на нервном волокнеУвеличение трансмембранного потенциала аксолеммыУменьшение микровязкостиаксолеммыУменьшение амплитуды ПДПерераспределение мембраносвязанного Ca2+ в нерве: часть Ca2 + миелина связывается с аксолеммойУвеличение трансмембранного потенциала аксолеммы приводит к уменьшениючисла активированных Na+-каналовCa2+Ca2+Адсорбция OspA вызываетперераспределениемембраносвязанного Ca2+ в нервеNa+ChУменьшение числа активированныхNa+-каналовЛекция 12Фотобиологические процессыПроблема kТ при действии ЭМП• Энергия кванта электромагнитного излучения с длинойволны 1 мм около 1.2 10-3 эВ.• При комнатной температуре kТ=2.5 10-2 эВ.• Энергия колебательных уровней молекул лежат вдиапазоне от 10-1 до 10-2 эВ,• а вращательных от 10-3 до 10-4 эВ.• Циклотронная частота иона равна:• Ω=qH/mc, где q и m – заряд и масса иона, а H и с –напряженность постоянного магнитного поля и скоростьсвета.Фотохимическая чувствительность аминокислот при 254 нм.МолярныйСоединениеКвантовый выход Поперечное сечениекоэффициентфотохимическойфотохимическойпоглощения,реакции ρреакции σ, 10-20 см2л/моль смЦистин2700,1313,4Триптофан28700,0044,4Фенилаланин1400,0130,69Тирозин3200,0020,23Пептидная связь0,20,050,004Гистидин0,24<0,03<0,003Фотореактивация – это фотобиологический процесс,направленный на устранение УФ индуцированныхлетальных фотопродуктов ДНК.• Механизм этого процесса предполагает участие специальногофоточувствительного фермента фотолиазы, субстратом которогоявляются только пиримидиновые димеры.
Фотореактивацияприводит к распаду димеров пиримидина. Каталитический акт вфермент-субстратном комплексе протекает только под действиесвета 320-500 нм.•Фотозащитный эффект заключается в том, чтопредварительное облучение клеток длинноволновым УФсветом приводит к значительному уменьшениючувствительности к летальному действиюкоротковолнового УФ облучения.• Эффект фотозащиты заключается в том, что для его проявлениянеобходим интервал между последовательными воздействиямина клетки длинноволнового и коротковолнового УФ излучения.В этот интервал времени в клетках происходитфотоиндуцированное образования определенного соединения,идентифицированного как 5-окситрипамин, или серотонин.pKS *pKSoAН↔ A-+Н+AН*↔ A-+Н+Изменения константы диссоциации при переходемолекулы из основного состояния (pKSo) в синглетновозбужденное ( pKS *).ВеществоpKSopKS *2-Нафтол9,53,12-Нафтойная к-та4,210,5Акридин5,510,6Лекция 13Первичные процессы фотосинтеза.
Структурнаяорганизация и функционированиефотосинтетических мембран.Механизмы регуляции процессов фотосинтеза приоблучении организма светом различнойинтенсивности и спектрального состава.Фотосинтез в растительной клетке осуществляетсяспециализированными органеллами – хлоропластамиОрганизация ЭТЦ зеленых водорослей и высших растений.Участки регуляции.431D1D22Особенности работы ЭТЦ• При обычных условиях инсоляци иатмосферной концентрации CO2 скоростьпереноса электрона избыточна посравнению со скоростью энзиматическихреакций фиксации CO2.
Только высокаяскоординированность потоков электронапозволяет избежать избыточнойвосстановленности переносчиков в ЭТЦ.Принципы регуляции ЭТЦ• Сложное устройство ЭТЦ обеспечиваетдинамическую (гибкую) адаптацию кизменяющимся условиям освещенности.• Регуляторные реакции работают по принципуобратной связи. Отрицательная обратная связьпроявляется в регуляторных реакциях световыхстадий фотосинтеза (распределение световойэнергии между двумя фотосистемами,нефотохимическое тушение возбужденныхсостояний).1 участок регуляции – Фотосистема IIПеревосстановленность ФСIIприводит, в конечном итоге, кфотодеструкции белков.1O21O2.1O2OH.OHOH.Механизмы регуляции потокаэлектронов:1. нециклический потокрегулируется мобильнымиантеннами : светособирающийкомплекс ССК II (белки Lhcb1-3) ;2.
циклические потоки вокругкаждой фотосистемы;3. псевдоциклическийтранспорт электронов4. виолоксантиновый цикл5. «тушение» триплетногосостояния хлорофиллакаротиноидами6. Дезактивация возбужденныхс излучением кванта света(флуоресценция)7. «обезвреживание» активныхформ кислородакаротиноидами8. замена D1-белка«Тушение» возбужденных состоянийхлорофиллаS2ВиолоксантинS1Хлорофилл а15200 см-1(657 нм)S1Qy14700 см-1(680 нм) S1S0S0Зеаксантин14200 см-1(704 нм)S0«Тушение» при помощи каротиноидовТеплоПоглощениеT2T1ФосфоресценцияФлуоресценцияПоглощениеПоглощение 1,8 эВS1Тепло3,1 эВS2ЭнергияЭнергияS2S0Схема электронных переходов для магнийпорфиринов.Точка регуляции №2: Цитохром b6fкомплекс и пул хинонов.pH=8pH=61. Редокс состояние цитохром b6f комплексопределяет переход мобильной антенны CCK IIмежду ФС II и ФС I.
При высокойвосстановленности cyt b6f происходит переходCCK II к ФСI.2. Скорость окисления пула пластохиноловцитохромным комплексом в значительной степенирегулируется величиной рН в люмене.3. Выход протонов из люмена при помощи АТФсинтазного комплекса сопряжен с синтезом АТФ.Поэтому концентрация АДФ и Фн – субстратовреакции синтеза АТФ, является важным факторомрегуляции процесса окисления пластохинолов вхлоропластах.4. Электронным буфером в хлоропластах служитпул PQ, который до определенных пределовможет накапливать избыточные электроны,поступающие от ФСII и не используемые длявосстановления НАДФ+.3 точка регуляциифотосистема I: где-то между ЭТЦ и метаболизмом…Положение ФС I в ЭТЦ обуславливаетособенности ее функционирования:••Скорость транспорта электронов наакцепторной стороне ФСI определяетсяконцентрацией окисленного НАДФ+ иFdxокисл. При недостатке НАДФ+ переносэлектронов с восстановленногоферредоксина может происходить поциклическому пути.Главным потребителями НАДФН иFdxвосст в хлоропластах являются циклыассимиляции углерода (НАДФH), азота исеры (НАДФН и Fdx) .
Поэтомуактивность реакций метаболизмабиогенных элементов - важный факторрегуляции скорости потокаэлектронов в ЭТЦ хлоропластов.Регуляция работы ФС I•••Увеличение интенсивности потока электронов за счет мобильной антенны CCK IIЦиклический транспорт электрона c участием Fdx и cyt b6f комплекса.Метаболический контроль, регулирующий восстановленность НАДФ и Fdx (см. пример).NO3ATФFdxNO2-глутаминNH4+глутамат-кетоглутарат4 точка регуляции: ATP-синтаза•Протонный насос, работающий наперепаде электрохимическогопотенциала H+.стромаРегуляция работы:∆pH=2, что накладывает условия навектор и скорость движения H+.В случае повышенной активности ФСII и пула хинонов наблюдается резкоеснижение pH в люмене. Этоактивирует работу АТP-синтазы.Крайний случай: трансмембранныйградиент настолько высокий, чтоможет вызвать пробой мембраны.люменЗачем все так сложно?Распределение хлорофилла в Мировом океанеПервичная продукция Мирового океанаСпектры поглощения взвешенных частиц в пробах воды,полученных с разных горизонтов0,050м0,04Поглощение, ед.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
