PDF (1123296), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Температура фазового пе-рехода увеличивается сувеличением длины цепи и уменьшается с увели-чением числа двойных связей жирнокислотных остатков (до 4 штук на хвост).Точка фазового перехода для них лежит в области отрицательных температур. В гелеподобном состоянии углеводородные цепинаходятся в транс-конформации, а в жидкоподобном - они разупорядочены.При образовании порыЭнергия мембраны зависит от поверхностного натяжения. Если в мембране появ-ляется дефект типа сквозной поры, то энергиямембраны будет зависеть от ее радиуса. Энергия уменьшится на величину, равную суммарному поверхностному натяжению наплощади, занятой порой, а также за счет изменения электрической емкости мембраны при появлении в ней структурногодефекта.
В результате оказывается, что зависимость энер-гии мембраны от радиуса дефекта имеет вид кривой с максимумом.Видно, что дефекты малого радиуса будут исчезать, однако дефек-ты с радиусом, большим критического (ф0), будутнеобратимо увеличи-ваться, приводя к разрыву мембраны. Величина критического радиуса уменьшается с ростом наложеннойна мембрану разности потенциалов, чем и объясняется увеличение вероятности механического разрыва мем-бран вэлектрическом поле.Зависимость энергии дефекта в мембране Е от его радиуса r отсутствии электрического поля и при наложении раз-ностипотенциалов ф,1 - при ф = 0 2 - при ф > 0; вверху справа -изображение поры в бислое:Химия: Также было показано, что при фазовых переходах из геля в ж/к увеличивается число сквозных каналов, переносящихионы и низкомолекулярные соединения.
Выброс солей и воды при понижении t может спасти клетку от криоповреждений.Организация мембранных белковБольшая часть мембранных белков находится в виде клубка (≥70%), основная часть может разворачиваться на поверхностилипидного бислоя вследствие электростатического взаимодействия с липидными головками.
В этом случае белки будутрасположены на поверхности липидов в виде спирали.Родоспин, М=28000 Да, форма сферы, d=4 нм, мелкая молекула.Динамические свойства белков.1.Латеральная диффузия. все значения для белков с М=100000, К=3*10–10 см/сек. Но белки могут объединяться вкластеры, которые мало подвижны.2.Вращательная диффузия К=0,34 сек.3.flip-flop переходы, К=10–4 сек – частота flip-flop перехода.Радиационно-индуцированные окислительные процессы в липидах.ЦЕПНЫЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В КЛЕТКЕИнициирование цепной реакции начинается с того, что в липидный слой БМ проникают активные радикалы, напримерОН*, рис. 2.
В процессе облучения происходит активация взаимодействия активных радикалов с полиненасыщеннымижирными кислотами LH и образование липидных радикалов L*. Последние вступают в реакцию с растворенным в средемолекулярным кислородом (более эффективно реакция протекает с активными формами кислорода – АФК ипероксинитритом).
При этом образуются прооксиданты – свободные радикалы липидов: алкоксил LO* или пероксил LO2*,радикалы, которые в свою очередь взаимодействуют с соседними молекулами полиненасыщенных фосфолиподов БМ иобразуют гидроперекись липида LOOH и вновь липидный радикал L*. При действии ионизирующих излучений уровеньLOOH в клетке и вследствие многократного накопления образуется избыток ППОЛ: гидроперекисей, эпоксидов, альдегидов,кетонов, которые оказывают токсическое действие на клетку. Установлено, что избыток ППОЛ-ЛРТ способен вызватьширокий спектр повреждающего действия на клеточные структуры, оказывает генотоксическое действие на хромосомы иДНК, вызывает задержку деления и гибель клетки. Также доказано, что ЛРТ обладают мутагенной активностью.Из конечныхпродуктов ПОЛ идентифицированы: малоновый диальдегид (МДА), акролеин и кротоновый альдегид, эпоксид ЭГН.Экспериментально показано, что упомянутые продукты-оксиданты обладают не только токсическим действием, но ипроявляют в большей или меньшей степени генотоксический, мутагенный и канцерогенный эффекты в клетках, тканях иорганах млекопитающих, одиночных клетках и других биологических объектах.Накопление ОН* и Н2О2 является не только результатом радиационно-индуцированного четырехэлектронногонеферментативного восстановления кислорода в клетке, но радиолиза воды.
Гидроксид-радикал – чрезвычайно активныйокислитель и способен разрушать фактически любую, находящуюся рядом с ним молекулу в клетке. Действуя на тиольныебелковые молекулы, ОН* денатурирует их и инактивирует ферменты. В нуклеиновых кислотах гидроксид-радикал вступает вреакции с основаниями, образуя продукты повреждения в геноме, а также разрушает углеводные мостики междунуклеотидами и вызывает разрывы цепей ДНК и РНК. Этим самым ОН* способен вызывать мутации и гибель клеток.Взаимодействуя с БМ, гидроксид-радикал внедряется в липидный слой и инициирует цепные реакции липопероксидации.Вероятность непосредственного взаимодействия ОН* с ядерной ДНК малая. Диффундирующей «скрытой» формойгидроксида-радикала является перекись водорода, более длительно живущая и содержащаяся в клетке в относительнобольших количествах. Молекула Н2О2«доставляет» (вступая в реакцию с ионом металла) ОН* к хроматину и мембраннымструктурам.Еще один радиационный агент – NO, один из древних и универсальных регуляторов систем внутри- и межклеточнойсигнализации.
Малые размеры и отсутствие заряда обеспечивают газообразной молекуле NO высокую проницаемость черезплазматические и внутриклеточные мембраны. Имея один электрон с неспаренным спином NO ( структурная формула *N=O)обладает высокой реакционной активностью. Обнаружено, что в тканях γ-облученных животных синтезируется избытококсида азота.
Наряду с другими радикалами оксид азота и его производные являются ключевыми факторами воспаления,инфекций, канцерогенеза, а также развития стрессорных и адаптивных ответов организма. Показано также, чтоцитотоксические и цитогенетические эффекты обусловлены образованием чрезвычайно активного окислителя –пероксинитрита, возникающего при реакции взаимодействия оксида азота с супероксидным анион-радикалом:NO*+O2*-→ONO2Установлено, что пероксинитрит и его протонированная форма, диффундируя в клетке и проникая через мембраны спомощью переносчиков анионов, имеют уникальный спектр химической реактивности: разрывы цепочек и окислениеоснований ДНК, нитрование гуанина и белков, окисление липидов биологических мембран и т.д.
В результате подобныхреакций могут наступать цитогенетические эффекты и мутагенез.Билет 28Влияние внешних экологических факторов на структурно-функциональную организацию биомембран.Влияние состава и динамических свойств мембраныФункциональная активность мембранных белков в первую очередь зависит от динамических свойств липидного матриксамембраны, обеспечивающих конформационную подвижность фермента — способность белковой молекулы совершатьобратимый конформационный переход из напряженного состояния в расслабленное. Такая возможность зависит от плотностиупаковки липидов, которая в свою очередь зависит от состава мембран.
Обычно при температурах ниже критической (Ткр— температура фазового перехода «гель — жидкий кристалл», индивидуальна для каждой мембраны, например в бислойныхмембранах чистого фосфатидилхолина Ткр составляет 23°) мембраны слишком упорядочены, чтобы обеспечиватьконформационную лабильность белков [1]. Однако, ферменты в клетках спящих губернантов (животных, впадающих взимнюю спячку) могут функционировать даже при понижении температуры ниже, чем Ткр. Дело в том, что при подготовке кзимнему периоду происходит изменение фосфолипидного состава мембран животных — увеличение содержанияполиненасыщенных жирных кислот в их составе. Такие липиды концентрируются вблизи гидрофобных участков белков иформируют слой так называемых пограничных (аннулярных) липидов, отличающихся от липидов общей фазы мембраны.
Вэтом случае белки окружены более рыхлой упаковкой липидов таким образом, что активность ферментов оказывается надостаточно высоком уровне для поддержания жизнедеятельности клеток этих животных. В настоящее время считают, чтоконтролирование активности большинства ферментов в биомембране осуществляется на уровне молекулярныхвзаимодействий белка с этим слоем, т.е. за счет локальной липидной регуляции.Мембранное окружение играет важную роль в модуляции активности разнообразных мембранных ферментов. Причем липидбелковые и белок-белковые взаимодействия могут приводить к проявлению особых свойств ферментов и осуществлениюпроцессов, которые не могут реализоваться в гомогенной водной среде. Изменение способности ферментов к связыванию смембраной (например, при слущивании мембранных белков с плазматической мембраны или нарушении целостностимембран) может приводить к потере их функциональной активности.
Изучение особенностей функционирования ферментов всоставе реальных мембран затруднено одновременным протеканием в них множества взаимосвязанных процессов, поэтомудля изучения свойств мембранных ферментов, как правило, используют различные модельные мембранные системы.Кислородный эффект в радиобиологии и его механизмы.Кислородный эффект - явление усиления поражающего действия ионизирующего излучения в присутствии кислорода вмомент облучения. То есть кислород является радиосенсибилизатором.
Однако на практике часто приходится обсуждать несенсибилизирующие свойства кислорода, а радиозащитное действие гипоксии. Для количественной оценки кислородногоэффекта используют величину ФИД (фактор изменения дозы), который в данном случае называют также коэффициентомкислородного усиления (ККУ). Кривая гибели животных послеоблучения в условиях гипоксии сдвигается в область болеевысоких доз как показано. (17.2.2)Приоблученииживотныхзаметноеснижениерадиочувствительности, по сравнению с нормальныматмосферным воздухом, наблюдается примерно при 10%-номсодержании кислорода и ниже. Длительность кислородногоэффекта у животных невелика, т.е. защитное действие гипоксииснижается при длительном нахождении в гипоксических условиях.Часто для определения ККУ используется соотношение доз D0 в условиях гипоксии (или аноксии) к D0 в нормальныхусловиях: (17.2.3) .Кривые выживаемости клеток китайского хомячка, облученных на воздухе и в азоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
