Готовые билеты в PDF-формате (1123293), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Это указывает на необходимость существованиямеханизмов, осуществляющих сопряжение последовательных процессов электронноготранспортаРезультаты комплексных исследований конформационной подвижности ПБК сиспользованием спектральных методов, ЭПР и мессбауеровской спектроскопии, спиновыхметок для препаратов в суспензиях, порошках и пленках при различной степени гидратациисоставили основу теоретических представлений о роли электронно-конформационныхвзаимодействий в первичных процессах фотосинтеза.
Полученное при идентификацииматематических моделей различие эффективных значений констант скоростей переносаэлектронов между отдельными компонентами РЦ на свету и в темноте (масштаб различий1–2 порядка) подтвердило наличие разных конформационных состояний. Эти состояния, повидимому, отличаются взаимным расположением активных групп донорных и акцепторныхкомпонентов и, как следствие, реакционной способностью и кинетическимихарактеристиками. В основе молекулярных механизмов ППФ лежат электронноконформационные взаимодействия, обеспечивающие направленные измененияконфигурации переносчиков при приеме или отдаче электрона. Такого родаконформационные изменения регулируют эффективность превращения энергии вфотосинтезе.
Скорости реакций переноса электрона зависят от того, в какомконформационном состоянии находится соответствующий переносчик. Конформацияпереносчиков меняется на свету, значит, и константы скоростей реакций в цепи фотосинтезабудут зависеть от условий предварительного освещения. Например, оказалось, что вбактериальном фотосинтезе константы реакций возврата электрона от первичного ивторичного хинонного акцепторов на пигмент в темноте после выключения света примернона порядок больше, чем те же константы при условиях постоянного освещения. Этоозначает, что конформация цепи в области первичного и вторичного хинонногопереносчиков принимает на свету такой характер, при котором электрон передаетсяэффективно дальше по фотосинтетической цепи. При выключении света, в условиях, когдаэлектроны не идут вдоль цепи, а возвращаются обратно, меняется и конформация, так чтоконстанта возврата становится больше.Таким образом, константы скорости переноса в цепи меняются в зависимости от условийпротекания реакций, тем самым может меняться характер переноса электрона.
Вопределенный момент происходит перенос электрона от донора на акцептор, что означаетизменение их электронного состояния. Следовательно, предыдущее конформационноесостояние становится неравновесным и в системе развиваются силы, которые стремятсяпривести ее в другое равновесное состояние.Когда происходит уход электрона, система вновь переходит в неравновесноеконформационное состояние и вновь ищет новое равновесие. Движение по этомуконформационному пути носит особый характер. Как известно, плотность белка в нативномсостоянии практически равна плотности кристаллического обезвоженного белка. В то жевремя смещения, которые сопровождают движение молекулярных групп вдольконформационной координаты, достаточно велики и составляют 1-1,5 Б. Следовательно, онимогут осуществляться, если для движения фрагмента белка рядом с ним имеется свободноеместо, куда может двинуться эта белковая группа.
Такого рода свободное место, вакантная"дырка" в белковой глобуле, может перемещаться внутрь белка и достичь окрестностипереносчика. Это упрощенная схема движения, которое можно уподобить движениючеловека в толпе. Если толпа плотная, то рядом с ним нет свободного места и человек недвигается, но когда в толпе появляется свободное место, люди постепенно перемещаются истановится возможным появление свободного места уже непосредственно рядом с этимчеловеком.Билет № 5Фотосенсибилизаторы - вещество, способное к фотосенсибилизации биологическихтканей, то есть увеличению их чувствительности к воздействию светаДлинноволновое УФ излучение и видимый свет практически не поглощается НК ибелками, для реализации их деструктивного действия большую роль играютфотосенсибилизаторы.1) Фотосенсибилизация с участием O2.
Фотодинамические процессы.Фотовозбуждённый сенсибилизатор вступает в RedOx реакцию с макромолекулами, врезультате образуются реакционноспособные радикалы сенсибилизатора и молекулыбиологического субстрата. Радикалы вступают в реакцию с кислородом.В другом случаепроисходит перенос энергии от фотосенсибилизатора на кислород с образованиемсинглетного кислорода или супероксид-иона. АФК реагируют с биологическими молекуламии повреждают их.2) Фотосенсибилизация без участия O2. Фотостатические процессы.Возбуждённый фотосенсибилизатор взаимодействует с субстратом, вызывая его изменение,но не образует с субстратом постоянного соединения.Возбуждённый фотосенсибилизатор образует устойчивое соединение с субстратом, нарушаяего свойства.Действие УФ излучения на мембраны складывается из действия на мембранные белки идействия на липиды мембран.Свободнорадикальное окисление липидов связано собразованием радикалов жирных кислот под действием активных форм кислорода иперекиси.
Образование активных форм кислорода начинается с присоединения электрона кмолекуле кислорода.+e+e+e→ O2− → H 2O2 → HO + H 2OO2 +2 H ++H+При этом может образовываться супероксид-ион, перекись и гидроксильный радикал.Этиформы являются очень реакционноспособными и вступают во взаимодействие практическис любыми веществами.Возможно присоединение перекиси по двойной связи жирных кислотлипидов. Это приводит к образованию липидных перекисей, которые в свою очередь такжеявляются высокоактивными соединениями. В результате они взаимодействуют друг сдругом с образованием поперечных сшивок между липидными молекулами.
Этот процессприводит к увеличению количества упорядоченных молекул с ограниченной подвижностью,повышается проницаемость мембраны. Для ликвидации действия АФК в клетке работаютантиоксидантные системы: Супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза и системы,направленные на дезактивацию синглетного кислорода: α-токоферол, β-каротин.Действиена мембранные белки может протекать по фотодинамическому механизму, черезобразование АФК, а также без участия кислорода при поглощении излучения самимибелками. Основные эффекты повреждения связаны с изменением конформации белков.Фотодинамическое действие.в основе фотодинамического действия лежит фотосенсибилизированное красителямиокисление компонентов клеток кислородом.
При этом краситель практически нерасходуется, его главная роль состоит в том, что он делает реакции окислениячувствительными к освещению. В общем случае роль фотосенсибилизатора может игратьсам субстрат окисления. Примерами таких эффектов может служить фотоокислениеароматических углеводородов, порфиринов и аминокислот. Фотосенсибилизатором можетбыть также молекулярный кислород, который, поглощая свет, образуетреакционноспособное синглетное состояние. В итоге процессы фотоокисления органическихсубстратов кислородом соответствуют приведенной ниже схеме, где показано, что такиереакции могут осуществляться за счетфотовозбуждения красителя (что является наиболее распространенным механизмом исобственно фотодинамическим действием), субстрата или кислорода (рис.
1).Фотодинамическое действие играет важную роль в регуляции метаболизма содержащихпигменты клеток и организмов, как например, фотосинтезирующие растения и зрительныефоторецепторы. В фотосинтетическом аппарате обусловленное собственным хлорофилломфотодинамическое окисление приводит к фотоингибированию фотосинтеза, котороевыполняет защитную функцию, так как снижает эффективность фотосинтеза при избыточнойосвещенности и помогает диссипировать в тепло избыток поглощенной энергии. При болеевысоких интенсивностях светавозможно полное подавление активности хлоропластов в результате поврежденияфотосинтетических мембран.
Однако устойчивость фотосинтетического аппарата кфотодинамическому действию исключительно высока в результате действия выработанныхв процессе эволюции и закрепленных генетически эффективных защитных системПервый и второй законы термодинамики в биологии.Характеристические функции и их использование в анализе биологических процессов.Расчеты энергетических эффектов реакций в биологических системах.Первый и второй законы термодинамики в биохимииНапомним вначале содержание основных законов классической термодинамики ирезультаты их применения в биологии. Согласно первому закону количество теплоты δQ,поглощенной системой из внешней среды, идет на увеличение ее внутренней энергии dUисовершение общей работы δА, которая включает работу против сил внешнего давления Рпо изменению объема dVсистемы и максимально полезную работу δA' м а х ,сопровождающую химические превращения:δQ = dU+ δА, где работа δA=pdV+δА maxилиδQ= dU+ pdV+ A’max.
Опытная проверка первого закона проводилась вспециальных калориметрах, где измеряется теплота, выделенная организмом в процессахметаболизма, при испарениях, а также вместе с продуктами выделения. Поступающие ворганизм питательные вещества распадаютсяс освобождением заключенной в нихсвободной энергии, которая и используется для жизнедеятельности. Опыты проводилисьдля реакций основного обмена на сравнительно коротком промежутке времени, когда непроисходит накопления биомассы в результате роста и не совершается значительнойработы. Оказалось, что выделенная организмом теплота полностью соответствует энергии,поглощенной вместе с питательными веществами. Справедливость первого законаозначает, что сами по себе организмы не являются независимым источником какой-либоновой энергии.Второй закон термодинамики дает критерий направленности самопроизвольных необратимых процессов.
Всякое изменение состояния системыописывается соответствующим изменением особой функции состояния энтропии S,котораяопределяется суммарной величиной поглощенных системой приведенных теплотQ/T,Малое изменение энтропии dSравно для равновесных или больше длянеравновесных процессов, чем поглощенная системой элементарнаяприведенная теплота δQ/T:dS>δQ/TВ изолированных системах δQ= 0 и, следовательно,dS>0.В этом и состоит эволюционный критерий направленности необратимыхизменений в изолированных системах, которые всегда идут с увеличением энтропии до еемаксимальных значений при окончании процесса и установлении термодинамическогоравновесия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
