PDF (1123296), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Особо следует отметить огромные перспективы использо- вания данныхфлуорометрического анализа фитоценоза локальных акваторий (в качестве опорных точек) в сочетании со спутниковой информацией о цветности вод.В настоящее время для проведения эффективного экологического мониторинга на территории Российской Федерации на основеразработан- ных флуоресцентных методов и аппаратуры необходима разработка нор- мативной базы и принятиесоответствующих документов, регламенти- рующих их применение.Билет 22Условия реализации стационарности в ферментативном катализе.
Уравнение Михаэлиса-Ментен.Рассмотрим реакцию E + S k-1↔ k1 (ES) →k2 E + Pгде S – субстрат, P – продукт, E – фермент, ES – фермент-субстратный комплекс; k1 k-1 – константы прямой и обратнойреакций образования комплекса, k2 – константа скорости образования продукта (при малых концентрациях Р эта реакциянеобратима). k2 показывает число актов катализа в единицу времени – число оборотов фермента.Эта система описывается следующими уравнениями:dS/dt = – k1 (S)(E) + k-1 (ES)dE/dt = – k1 (S)(E) + k-1 (ES) + k2 (ES)d(ES)/dt = k1 (S)(E) – k-1 (ES) – k2 (ES)dP/dt = k2 (ES) = υpСложим второе и третье уравнения системы. Получим, что d(E + ES)/dt = 0=> в любой момент времени (E) + (ES) = Eo (общаяконцентрация фермента) и что dE/dt = – d(ES)/dt.
Можем выразить Е = Ео – (ES). Заметим, что четвёртое уравнениеопределяется переменной ES. Значит, можем решать систему из двух уравнений:dS/dt = – k1 [Ео – (ES)] (S)+ k-1 (ES)d(ES)/dt = k1 (S) [Ео – (ES)] – k-1 (ES) – k2 (ES)Посмотрим, можно ли разделить переменные на медленные и быстрые. Характерное время изменения субстрата τs = S/υp (υp скорость ферментативной реакции) Скорость становится максимальной, когда весь фермент (Ео) находится в связанномсостоянии: υpmax= k2 Eo. При этом время убыли S будет минимальным: τsmin = S/( k2 Eo). Характерное время оборота ферментаопределяется в основном реакцией распада ES и константой k2 (k2>> k1).
Оно равно τE = 1/k2.В обычных условиях концентрация субстрата во много раз больше концентрации фермента (обычно Eo = 10-6M, S = 10-2M).Значит, Eo/S = 10-4<<1, Следовательно, τsmin=τE/(10-4) =τE*104Отсюда τs>> τE => переменная S меняется медленнее, чем ES => скорость изменения субстрата мала по сравнению соскоростью изменения комплекса. Значит, при рассмотрении системы на больших отрезках времени можно считать, чтоd(ES)/dt = 0. Получаем алгебраическое уравнение: k1 (S) [Ео – (ES)] – k-1 (ES) – k2 (ES) = 0ОтсюдаES = (k1*S*Ео)/(k1*S + k-1+ k2) óó υp = k2*ES = (k1*k2*S*Ео)/(k1*S + k-1+ k2)Поделим числитель и знаменатель правой части на k1:υp = (k2*S*Ео)/(S + [k-1+ k2]/ k1) = (k2*S*Ео)/(S + Km) – уравнение Михаэлиса-МентенСкорость изменения концентрации субстрата S складывается из скорости притока(υприт=k(So –S) = α – kS) и оттока в ходе ферментативной реакции:υs = υприт - υpВ стационарном состоянии υприт - υp = 0Стационарные точки S являются пересечением кривых υp(S) и υприт (S)Рисунок 3являются бифуркационными.Проверим устойчивостьвидим, что скорость притокалиния над толстой кривой).система стремитьсянеустойчива, а S3’’’ –υp(S) на участках AB и CD, аПостроим графикпараметра α:Рисунок 4Здесь есть два устойчивыхВ интервале α2< α < α4 система имеет три различныхстационарных состояния, а значения α2 и α4, прикоторых изменяется число стационарных точек,точек.
Зададим смещение от точки S3’ влево. Мысубстрата стала больше скорости его оттока (тонкаяПри смещении вправо наоборот υp(S) > υприт (S)=>вернуться в эту точку. Аналогично находим, что S3’’устойчива. Устойчивые точки расположены на кривойнеустойчивые – на участке BCзависимости стационарных состояний от управляющегоучастка – система может работать в двух режимах.
Припопадании на неустойчивый участок система совершает перескок (см направление стрелок на рисунке) Таким образом,система является триггерной. Направление переходов и реализация одного или другого устойчивого состояния зависят оттого, происходит ли увеличение или уменьшение параметра (по какой ветке движется система). Это свойство системы –совершать разными путями переход из одного состояния в другое в зависимости от предыстории системы называетсягистерезисом. Периодическое движение вдоль гистерезисного цикла носит колебательный характер: A→B→D→C→AОсновные биологические факторы, определяющие радиобиологические эффекты: вид живого организма, возраст(стадия развития), пол.
Понятие радиочувствительности.Величина радиобиологического эффекта (при одной и той же поглощенной дозе облучения) существенно зависит от видаоблучаемого биологического объекта. Иными словами, биологические объекты обладают различной радиочувствительностью.Термин радиочувствительность широко используется в радиобиологии и означает поражаемость биологических объектов(клеток, тканей, органов или организма в целом) ионизирующимизлучением.
Т.е. синонимом термина «радиочувствительность» является термин «радиопоражаемость». Антонимом термина«радиочувствительность» является термин «радиорезистентность», или «радиоустойчивость».Радиочувствительность живых организмов широко варьирует в зависимости от их видовой принадлежности. Сравнениерадиочувствительности обычно проводят по величине полулетальной дозы ЛД50. Чем выше значение ЛД50, тем нижерадиочувствительность; чем ниже значение ЛД50, тем выше радиочувствительность.Наиболее радиочувствительными являются млекопитающие, для которых полулетальные дозы варьируют для разных видовв основном от 1,5 до 10 Гр. Напротив, наиболее высокой радиоустойчивостью (радиорезистентностью) обладаютпростейшие, бактерии и вирусы, для которых ЛД50 может достигать нескольких тысяч грей.Таким образом в целом по мере усложнения биологической организации радиочувствительность существенно повышается.Однако, встречаются и исключения, когда среди низших филогенетических групп обнаруживаются отдельные виды,радиочувствительность которых очень высока и сравнима с таковой для млекопитающих (или даже превышает ее).
В целомдля низших филогенетических групп характерна значительно большая вариабельность радиочувствительности, чем длявысших. Одним из наиболее радиорезистентных биологических объектов является бактерия Micrococcus radiodurans(Микрококк радиоустойчивый), которая впервые была обнаружена в консервах, подвергнутых стерилизации большимидозами γ-излучения. Позже эти бактерии были обнаружены и в воде охлаждающего канала ядерного реактора, где онипрекрасно себя чувствовали, размножались и не погибали.Следует отметить, что значительные колебания радиочувствительности могут наблюдаться даже для различных штаммов,линий, сортов одного и того же биологического вида живого организма.Возрастная зависимостьВ целом у млекопитающих половозрелые особи относительно радиоустойчивы, а молодые и стареющие – относительнорадиочувствительны.
У новорожденных радиочувствительность может быть либо относительно высокой, либо низкой, взависимости от вида.Эффекты облучения на разных стадиях пренатальногоразвития мышейПри облучении с 1 по 5 сутки (доимплантационный периодвключает стадию зиготы и стадию дробления) внутриутробногоразвития гибнет 40-80% эмбрионов.➢ При облучении с 6,5 по 12,5 сутки (стадия гаструляции, стадияобособления зачатков основных органов и тканей и стадияосновного органогенеза) – почти 100%-ная частота уродств.➢ При облучении с 9 по 10 сутки – 70% гибели новорожденных.➢ При облучении в плодный период (с 13 по 20 сутки) – гибелии грубых уродств почти нет.Риск возникновения рака у детей (в первые 10-15 лет жизни),облученных в период внутриутробного развития (особенно впоследние 3 месяца) резко возрастает. При облучении даже в малых дозах (порядка 0,01 Гр) этот риск возрастает в 1,5-2 разапо сравнению со спонтанным уровнем.Общей закономерности относительно половых различий в радиочувствительности живых организмов не существует.Даже разные линии животных одного вида (например, мышей) могут иметь противоположные половые различия врадиочувствительности: у одних линий более радиочувствительными являются самки, у других — самцы.Но все же обычно самки более устойчивы к действию облучения.
Однако, обычно половые различия в радиочувствительностине превышают 10-15%.Билет 23Влияние модификаторов на кинетику ферментативных реакций.(может у кого-то есть красивые картинки)Регуляция ферментов может осуществляться путем взаимодействия с ними различных биологических компонентов иличужеродных соединений (например, лекарств и ядов), которые принято называть модификаторами или регуляторамиферментов. Под действием модификаторов на фермент реакция может ускоряться (активаторы) или замедляться(ингибиторы).Активация ферментов определяется по ускорению биохимических реакций, наступающему после действия модификатора.Одну группу активаторов составляют вещества, влияющие на область активного центра фермента.
К ним относятсякофакторы ферментов и субстраты. Кофакторы (ионы металлов и коферменты) являются не только обязательнымиструктурными элементами сложных ферментов, но и по существу их активаторами.Ионы металлов бывают довольно специфичными активаторами. Часто для некоторых ферментов требуются ионы не одного, анескольких металлов. Например, для Na+, K+-АТФазы, осуществляющей транспорт одновалентных катионов через клеточнуюмембрану, необходимы в качестве активаторов ионы магния, натрия и калия.Активация с помощью ионов металлов осуществляется по разным механизмам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
