PDF (1123296), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Взвешивающие коэффициенты для различных видов излучений WR - регламентированныезначения ОБЭ разных видов ионизирующих излучений, установленные в целях оценки радиационной опасности данных видовизлучений для человека в отношении возникновения отдаленных неблагоприятных эффектов (т.е. эффектов, возникающих врезультате воздействия относительно низких доз хронического или кратковременного облучения). Взвешивающиекоэффициенты: для фотонов любых энергий (т.е.
для рентгеновского и гамма излучения) принят равным 1, для электроновлюбых энергий — 1, для нейтронов с энергией менее 10 кэВ — 5, от 10 кэВ до 100 кэВ — 10, от 100 кэВ до 2 МэВ — 20, от 2МэВ до 20 МэВ — 10, более 20 МэВ — 5, для протонов с энергией более 2 МэВ (кроме протонов отдачи) — 5, дляальфа частиц, осколков деления и тяжелых ядер — 20. При действии смешанного излучения HT определяется как суммаэквивалентных доз воздействующих видов излучения:.
Единица эквивалентной дозы в системе СИ — зиверт (Зв).Внесистемная единица — бэр (биологический эквивалент рентгена) (или, что то же самое — рэм — рентген-эквивалентмедицинский). Соотношение этих единиц следующее: 1 Зв = 100 бэр. 1 Зв — это эквивалентная доза любого видаионизирующего излучения, которая создает такой же биологический эффект, что и поглощенная доза в 1 Гр рентгеновскогоили гамма-излучения. Эквивалентная доза, равная 1 Зв, создается при средней поглощенной дозе в органе или ткани, равной1/WR Гр.Например, для a излучения эквивалентная доза, равная 1 Зв, создается при поглощенной дозе 1/20 Гр = 0,05 Гр.
Понятиеэквивалентной дозы имеет отношение, во-первых, только к человеку. Во вторых, только в отношении возникновенияотдаленных неблагоприятных эффектов, т.к. приведенные взвешивающие коэффициенты для различных видов излученийотносятся только к таким эффектам.Иногда некоторые радиобиологи используют понятие эквивалентной дозы при облучении и других биологических объектах(не человека), причем исследуя как отдаленные, так и острые радиобиологические эффекты. Эквивалентная доза при этомопределяется:Однако, обычно радиобиологи предпочитают не использовать понятие эквивалентной дозы в отношении другихбиологических объектов.4) Доза эффективная (E) ионизирующего излучения — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленныхпоследствий облучения всего тела человека и отдельных его тканей и органов с учетом предрасположенности разных тканей иорганов к возникновению в них стохастических эффектов излучения.
Определяется как сумма произведений эквивалентнойдозы HT в тканях и органах T на соответствующие взвешивающие коэффициенты для тканей и органов WT:WT предназначены для учета различной предрасположенности разных органов и тканей человека к возникновению в нихстохастических эффектов излучения. Представляют собой относительный вклад различных органов или тканей в общий риск(вероятность) возникновения стохастических эффектов во всем организме при равномерном облучении тела.
Для разныхорганов и тканей приняты следующие значения WT: гонады — 0,20; красный костный мозг — 0,12; толстый кишечник — 0,12;легкие — 0,12; желудок — 0,12; мочевой пузырь — 0,05; грудная железа — 0,05; печень — 0,05; пищевод — 0,05; щитовиднаяжелеза — 0,05; кожа — 0,01; клетки костных поверхностей — 0,01; остальное (надпочечники, головной мозг,экстраторокальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, почки, мышечная ткань, поджелудочная железа, селезенка,вилочковая железа, матка) — 0,05. Единицы эффективной дозы совпадают с единицами эквивалентной дозы (в системе СИ —зиверт, внесистемная единица — бэр). Введение понятия эффективной дозы обусловлено необходимостью проведения оценкии сравнения риска возникновения отдаленных неблагоприятных последствий при равномерном и разных случаяхнеравномерного облучения организма человека.
При равномерном облучении организма человека эффективная доза равнаэквивалентной дозе, т.к. в этом случае эквивалентная доза HT в каждой ткани и органе одинакова, а . Использовать понятиеэффективной дозы можно: 1)только в отношении человека, 2)только в отношении отдаленных неблагоприятных эффектов. Азначит, только в отношении низких доз хронического или кратковременного облучения!!!При радиационном контроле (оценке радиационной опасности) используйте понятия эффективной и эквивалентной дозы! Прибиологических экспериментах используйте понятие поглощенной дозы (в отношении облучаемого экспериментальногобиологического объекта)!Мощность дозы — отношение приращения дозы ионизирующего излучения (экспозиционной dX, поглощенной dD,эквивалентной dH, эффективной dE) за интервал времени dt к этому интервалу времени.
Соответственно: мощностьэкспозиционной дозы = dX/dt, мощность поглощенной дозы = dD/dt, мощность эквивалентной дозы = dH/dt, мощностьэффективной дозы = dE/dt.Билет 18Электронно-конформационные взаимодействия и релаксационные процессы вбиоструктурах.Рассмотрим на примере ферментативного катализа.Конформационные изменения в белковой глобуле носят релаксационный характер и характеризуются целым наборомразличных времен.
Происходят они много медленнее, чем чисто электронные.Конформационно-релаксационные происходят последовательно и каскадно в результате изменения электронного состояниямолекулы. Появление продукта - это закономерное электронно-комформационное взаимодействие фермент-субстрат.Предположительно, изменение конформации ES комплекса следует за изменением электронного состояния субстрата вактивном центре фермента носят релаксационный характер и включают последовательные превращения молекул субстрата впродукты.Элементарный акт ферментативной реакции заключается в конформационном изменении ES комплекса а скоростьпревращения S-P определяется скоростью этого конформационного изменения.Последовательность событий:1.
КОНФОРМАЦИОННО-НЕРАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСА. За времяколебательной релаксации (10^-12 - 10^-13с) происходит изменение электронного состояния и локальное изменениегеометрии активного центра S. Затрагивается только выделенные химические группы активного центра.2. МЕДЛЕННАЯ РЕЛАКСАЦИЯ к новому равновесию и превращение комплекса в продукт: S+E=>SE*=>E(с волнистойчетой)P, где E*-неравновесное, а Е(с чертой)-это новое равновесное комформационное состояние белковой глобулы.Химическое изменение субстрата (перегруппировка атомов и разрыв химических связей) реализуется здесь как частьконформационного изменения макромолекулярного комплекса.3. РАСПАД КОМПЛЕКСА: E(с чертой)P=>E(с чертой)+P. Сопровождается быстрыми локальными изменениями вактивном центре и сольватированными изменениями продуктов, переходящих в объем.
Фермент остается внеравновесном и напряженном состоянии.4. МЕДЛЕННАЯ КОНФОРМАЦИОННАЯ РЕЛАКСАЦИЯ свободной молекулы фермента к исходному равновесномусостоянию: E(с волнистой чертой)=>EВывод: конформационное изменение происходит в условиях существенной конформационной неравновесности. Координатареакции совпадает с координатой конформационной релаксации, которая протекает по определенным степеням и носитнаправленный характер: E=>E*=>E(с чертой)=>E.Именно наличие выделенных механических степеней свободы позволяет рассматривать смещения, происходящих в разныхобластях макромолекулы, в один акт.
Направленность изменений обеспечивается за счет того, что энергия на медленнорелаксирующих степенях свободы не диссипирует в теплоту, а переходит на обычные степени свободы.С этой точки зрения (отличной от теории активированного комплекса) не имеет смысл рассматривать энергию и энтропию, атемпература влияет не на преодоление энергетического барьера, а на конформации макромолекуры.Роль миграции энергии, туннельного механизма переноса электрона и электронноконформационных взаимодействий в процессах фотосинтеза.Роль электронно-конформационных взаимодействий в разделении зарядов в реакционном центреЭлектронные переходы должны быть сопряжены с внутримолекулярной подвижностью белка РЦ, которая обеспечивает:1.
Процессы электронно-колебательной релаксации по акцептирующей моде и фиксации электрона в акте туннельногопереноса2.Индуцированные вследствие изменения зарядового состояния акцептора последующие конформационные перестройкив макромолекулярном комплексе:Роль контактных состояний.Для реализации контактного состояния необходима определенная конформационная свобода или набор внутримолекулярныхстепеней свободы молекулы цитохрома. Речь идет о структурном туннелировании между донорно-акцепторными группами,где белковая цепь, видимо, выступает как медиатор электронного переноса.(Для бактериохлорофилла, в учебнике только такой пример)В последнее время существование специфической электронной тропы с участием аминокислотных остатков было показанодля цитохрома Сн между донорной группой гема и поверхностью глобулы.
В белке РЦ такая менее специфическая тропа идетот поверхности глобулы к фотоактивному димеру Р. В контактной позиции существует перекрытие волновых функций группИ и А (электронных облаков так понимаю), и поэтому расстояние между ними составляет около 0,1 нм. В неконтактнойпозиции расстояние между группами И и А увеличивается до 0,3-0,5. Поскольку на расстояниях 0,3 - 0,5 нм перекрытиеволновых функций практически равно нулю, между группами возникает барьер, а это сразу же снижает скоростьтуннелирования в неконтактной позиции в 10^6 раз, т. е.
делает практически невозможным перенос электрона.По расчетам, в условиях обезвоживания расстояние между Сн и Р должно было бы возрасти до 20 A, что явно нереально.Очевидно, при изменении состояния воды изменяется структура всего комплекса вследствие модификации взаимногорасположения донорно-акцепторных пар в белковой матрице. Это обстоятельство влияет на образование контактногосостояния между ними, в пределах которого возможен межбелковый перенос электрона от цитохрома к бактериохлорофиллу.Роль воды в этом процессе перестройки мембран велика, поскольку нативная конформация комплекса цитохрома с РЦ зависитот гидрофобных взаимодействий.
Характер и направленность структурных перестроек в мембранах определяетсясоотношением фактов упорядоченности водного окружения (энтропийный фактор) и образованием водородных связей междумолекулами воды и гидрофобных связей между молекулярными группами (энтальпийный фактор).Поведение молекулярных групп в области контакта между макромолекулами высокопотенциального цитохрома (донор) иреакционного центра (акцептор) в фотосинтетических мембранах пурпурных бактерий при понижении степени гидратации итемпературы.А - контактная позиция;Б, В - неконтактные позицииТ е баланс сил, обусловливающий стабилизацию контактного состояния, определяется полярным взаимодействиемконтактирующих групп и гидрофобными силами, которые зависят от наличия молекул воды в системе.
В присутствии водыпри низких температурах неконтактная позиция (В) сохраняется вследствие слабой подвижности структурных групп имолекул воды в области контакта. Однако при повышении температуры подвижность отдельных молекулярных групп и,главное, молекул воды растет. Следовательно, возрастает и энтропия системы. Именно это обстоятельство делаетэнергетически более выгодной и устойчивой при комнатной температуре позицию А, несмотря на то, что энтальпия в этомсостоянии увеличивается.
В пределах позиции А происходит формирование собственно контактного состояния междуподвижными группами 1 и 2. Снижение энтропии, сопровождающее образование комплекса, не может существенноуменьшить общую величину энтропии конформационно «расторможенной» позиции А. Таким образом, роль воды здесьзаключается в одновременном обеспечении конформационной подвижности и «энтропийной» устойчивости контактногосостояния. Аналогичную роль может играть вода и в акте первичного разделения зарядов. Как оказалось, удаление водыингибирует процесс разделения зарядов в РЦ пурпурных фотосинтезирующих бактерий, нарушая образование контактныхсостояний, либо препятствует стабилизации электрона на бактериофеофитине за счет изменения характера водородныхсвязей. Надеюсь, все это не очень путано.Механизмы окисления цитохрома в реакционном центре.Поглощение кванта света в РЦ вызывает появление окисленного димера Р+ , который затем восстанавливается от донора(вторичного), роль которого в бактериальном фотосинтезе выполняют высоко- Сн и низкопотенциальные СL цитохромы.Перенос электрона от цитохрома на Р+ явился важным источником информации о механизмах элементарных процессов вбиологических структурах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
