Готовые билеты в PDF-формате (1123293), страница 20
Текст из файла (страница 20)
доза препарата, вызывающая гибель 50% животных) кэффективной дозе препарата (т.е. радиозащитной дозе препарата – в случаерадиопротекторов).Таким образом, ТИ радиопротектора показывает во сколько раз его эффективная(радиозащитная) доза ниже его токсической дозы. Иными словами, ТИ является показателемшироты безопасного действия препарата (в данном случае – радиопротектора).Чем шире ТИ, тем безопаснее использование лекарственного препарата (в данном случае –радиопротектора). Чем уже ТИ, тем опаснее использование препарата и тем вышевероятность появления побочных неблагоприятных эффектов от его применения.К сожалению, многие радиопротекторы (а точнее – большинство) проявляют максимальнуюэффективность при их введении в дозах, близких к токсическим, т.е.
ИМЕЮТ НИЗКИЕЗНАЧЕНИЯ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ИНДЕКСА.Основные механизмы действия:• индукция гипоксии в организме,• обратимое ингибирование синтеза ДНК,• образование смешанных дисульфидов (защита сульфгидрильных групп жизненноважных биомолекул),• ускорение реституции (восстановления) ДНК благодаря способностирадиопротекторов легко отдавать (донировать) атом водорода,• ускорение регенерации системы кроветворения,• ингибирование апоптоза.• перехват свободных радикалов и активных форм кислорода (АФК)Идеальный радиопротектор (для случая общего облучения) должен:• проявлять высокую радиозащитную эффективность (ФИД = 2-3);• быть эффективным не только против острого, но и против хронического облучения;• быть эффективным при пероральном приеме (или по крайней мере привнутримышечном введении) и быстро распределятся по органам и тканям;• проявлять высокую эффективность уже через несколько минут после введения исохранять ее в течение длительного времени после введения;• быть эффективным против различных видов ионизирующего излучения;• не проявлять неблагоприятных побочных эффектов, т.е.
должен быть нетоксичным;• быть недорогим;• быть химически стабильным (долго храниться в обычных условиях) и удобным дляприменения.Примеры:Первые обнаруженные протекторы: Цианистый натрий. Сульгидрильная аминокислотаЦистеин.Класс Аминотиолов: Предполагается, что они прехватывают свободные радикалы и проводятреституцию поврежденных молекул ДНК путем донированияпростейший — NH2-CH2-CH2-SH (2-меркаптоэтиламин). МЭА — продуктдекарбоксилирования цистеина.
ФИД=1,7. В общем виде, соединения этого класса выглядаткак R1-NH-(CH2)n-S-R2. Максимум эффективности при n=2,3.Гаммафос — самый известный. В этом радиопротекторе тиольная группировка прикрытафосфатной группой, что повышает стабильность препарата (защищает SH-группу отокисления до поступления препарата внутрь клетки), увеличивает его поступление в клетки ипонижает токсичность. Однако, все же токсичность этого препарата довольно высока (TI =1,4). До настоящего времени этот препарат остается одним из самых эффективных изизвестных радиопротекторов: при внутрибрюшинном введении мышам за 30 минут до γоблучения ФИД = 2,7 для 30-дневной выживаемости (т.е.
в отношении гибели в результатекроветворного синдрома) и ФИД = 1,8 для 7-дневной выживаемости (т.е. в отношениигибели в результате кишечного синдрома). Побочка: тошнота, рвота, понижение кровяногодавления.Билет 291. Связь энтропии и информации в биологических системах.Согласно формуле Больцмана, энтропия определяется как логарифм числамикросостояний, возможных в данной макроскопической системе.В этом смысле — энтропия есть мера неупорядоченности и хаотизации системы. Вреальных системах существуют устойчивые и неустойчивые степени свободы.
Понятиеэнтропии связано именно с неустойчивыми степенями свободы, по которым возможнахаотизация системы, а число возможных состояний много больше единицы. В полностьюустойчивых системах энтропия равна нулю.В биологии понятие энтропии можно применять только к конкретному метаболическрмупроцессу, а не для описания какой-либо системы в общем.Связь энтропии и информации в теории информации была установлена длястатистических степеней свободы.
Допустим что мы получили информацию о том, какимконкретно способом из всех возможных способов осуществлено данное макросостояниесистемы. Тогда количество информации, которое мы при этом получали будет тембольше, чем больше был исходная неопределенность (энтропия) системы.Согласно теории информации в этом случае кол-во инфы о единственном реальномсостоянии системы равно:За бит принимаем информацию, содержащуюся в достоверном сообщении, когда числовозможных состояний равно W=2Отсюда связь между энтропией ( в энтропийных единицах) и инфой в битах:Можно оценить кол-во информации в теле человека:Это кол-во информации нужно, дл единственно правильного расположения клеток ворганизме.
Энтропия системы снизится на:Учтем аминокислоты в белках, нуклеотиды ДНК. Тогда будет:Это эквивалентно снижению энтропии на 1200Дж/К. Эквивалентно окислению 900молекул глюкозы.Однако связь между I и S справедлива лишь по отношению к информации о том, какое извсех W микросостояний реализовано в данный момент. Эту микроинформацию нельзясохранить, поскольку из-за тепловых флуктуаций любое состоения передйет в другое.Ценность же информации определяется не её количеством, а возможностью еёзапоминания , хранения, обработки и дальнейшей передачи для использования вжизнедеятельности организма.Основное условие восприятия и запоминания информации — это способностьрецепторной системы вследствие полученной информации переходить в одно изустойчивых, заранее заданных в силу её организации, состояний. Поэтомуинформационные процессы в организованных системах связаны только сопределенными степенями свободы.
Сам процесс запоминания информации долженсопровождаться некоторой потерей энергии в рецепторной системе для того, чтобы онамогла в ней сохраниться достаточное время и не теряться вследствие тепловыхфлуктуаций. Именно здесь и осуществляется превращение микроинформации, которуюсистема не смогла запомнить, в микроинформацию, которую система запоминает, хранити затем может передать другим акцепторным системам. Как говорят, энтропия есть мерамножества незапоминаемых системой микросостояний, а макроинформация = мерамножества их состояний, о пребывании в которых система должна помнить.В состоянии ТД равновесия, при максимальной энтропии, информационная структурасистемы нулевая. Энтропия и информация связаны, как обратные величины: уменьшениеэнтропии системы связано с увеличением информации этой системы.2.
Типы объемных взаимодействий в белковых макромолекулах. Водородные связи: силыВан-дер-Ваальса; электростатические взаимодействия; поворотная изомерия и энергиявнутреннего вращения. Общая конформационная энергия биополимеров.Первичная структура полимерной цепи определБилет 30• Автоколебательные режимы. Колебания в гликолизе.• Физико-химические процессы в нервном волокне при возбуждении (теплопродукция,светорассеяние, энергообеспечение).
Состояние мембраны, ионный транспорт.ЯМР-спектроскопия в исследовании внутримолекулярной подвижности.Во многих биологически системах наблюдается колебательные процессы. Особое вниманиеследует уделить тем случаям, когда колебания отражают внутренние динамические свойствасистемы. Такие системы называются автоколебательными. Перидоическому движениюсоответстует замкнутая кривая на фазовой плоскости.
Если она излорирована, а к ней с обеихсторон приблежаются другие траектории, то такой цикл называется устойчивым предельнымциклом.В качестве примера такой системы можно привести гликолитическую цепь. Опыты показали,что процессы гликолиза сопровождаются периодическими изменениями концетрацийпромежуточных веществ фруктозо6фосфата (ф6ф) и фруктозо16дифосфата (фдф) ивосстановленного НАД. Эти колебания особенно четко были заметны у голодающих клеток.Применив к моделированию процесса принципы узкого места, остались только реакциипревращения глюкозы в ф6ф и превращения ф6ф в фдф под действием фосфофруктокиназы(ффк). Предполагалось, что ффк активируется продуктом превращения фдф.
Схема процессавыглядит такv2 должна зависеть не только от х, но и от у, то есть v2 =k'xy, в свою очередь v3=kyНо тогда при увеличении концентраций скорости растут неограниченно. Чтобы избавиться отэтого, воспользуемся при построении системы уравнением Михаэлиса-Ментен,Теперь при росте концентраций скорость будет выходить на насыщение. Тогда уравненияпримут видПоявляется кубическая нелинейность.
В результате анализа оказалось, что характерфазового портрета зависит от соотношения некоторых параметров: а=1/(v1*k1) и г=y/(Ky').Очевидно, первый параметр можно рассматривать как управляющий, так как варьируя v1мы можем его менять. Особая точка может быть устойчивым фокусом при аг/(г+1) <1 инеустойчивым при обратном. Во втором случае, однако, вблизи фокуса возникаетпредельный цикл и система становится автоколебательной. Значит, аг/(г+1) = 1 являетсябифуркационным значением. Этот результат подтверждается экспериментами.В состоянии покоя соотношение проницаемостей калия и натрия 1:0,04.
Это обуславливаетприближение значений покоя к равновесному потенциалу в невозбужденной мембране.Внутреннее содержимое нервного волона заряжено отрицательно по отношению ковнешнему, что определяется движением ионов калия наружу.При возбуждении мембраны нервного волокна в ней возникают электрические импульсы.Одиночный нервный импульс — потенциал действия (ПД) — длится около 1мс и движется соскоростью 1-100м/с. Во время развития ПД наблюдается быстрое смещение значенийпотенциала внутренних частей волокна от -70мВ до +40-50мВ (деполяризация) ипоследующий возврат к нормальным значениям с короткой стадией гиперполяризации.Реверсия мембранного потенциала объясняется резким изменением проницаемостимембраны для ионов.
Таким образом, получается, что проницаемость мембраны для ионовзависит от приложенного мембранного потенциала. Во время развития спайка потокНатрий+ внутрь вызывает деполяризацию до того, пока потоки наружуи и внутрь несравняются. После этого происходит инактивация Натрий+ каналов и одновременноувеличивается проницаемость для К, который выходит наружу по градиентуэлектрохимического потеницала. В этом процессе мембрана реполяризуется до тех пор,пока не прекратится выход К. Постоянный уровень концентраций Калия и Натрияподдерижвается Натриевой и Каливой АТФазой, выводящей наружу На+ в обмен напоступление К+.Вопрос о том, как проводимость ионных каналов управляется полем, является одним изцентральных для биофизики мембранных процессов.
В модели Ходжкина-Хакслипредпологается, что проводимость регулируется некими заряженными управляющимичастицами, смещение которых в мембране воздействует на канал. Считается, что длякалиевой проводимости есть четыре активирующие частицы, а для натриевой есть триактивирующие и одна инактивирующая. На основе этой модели удалось с большойточностью воспроизвести нервный импульс. В структуре канала были выделены механизмыселекции ионов, активаторы и инактивторы каналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
