Презентация на тему "Первичные стадии фотобиологических процессов" 7 класс

Содержание

• 
  Слайд 1

  Первичные стадии фотобиологических процессов

  Юрий Андреевич Владимиров yuvlad@fbm.msu.ru Москва 2003

• 
  Слайд 2

  Фотобиологические процессы

  Фотосинтез - синтез органических молекул за счет энергии солнечного света; Фототаксис - движение организмов, например бактерий, к свету или от света; Фототропизм - поворот листьев или стеблей растений к свету или от света; Зрение - превращение световой энергии в энергию нервного импульса в сетчатке глаза или в аналогичных фоторецепторах; Действие интенсивного видимого света (лазеротерапия) Действие ультрафиолетовых лучей Бактерицидное или бактериостатическое действие на микроорганизмы Мутагенное действие Канцерогенное действие Ообразование витамина D из провитаминов Эритемное действие на кожу Образование загара Терапевтические эффекты

• 
  Слайд 3

  Основные стадии фотобиологического процесса

  Поглощение кванта света. Внутримолекулярные процессы размена энергией (фотофизические процессы). Межмолекулярные процессы переноса энергии возбужденного состояния (миграция энергии). Первичный фотохимический акт. Темновые реакции, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов. Биохимические реакции с участием фотопродуктов. Физиологический ответ на действие света.

• 
  Слайд 4

  Мишени для фотонов

  Фермент Субстрат Мишень hn Неактивный фермент Как узнать, что такое мишень?

• 
  Слайд 5

  Спектры поглощения и спектры действия

  –SH и –SS– группы Ароматические аминокислоты 200 240 280 320 Длина волны, нм 100 10 1 0,1 0,01 s s Действие Поглощение Инактивации трипсина под действием УФ-облучения

• 
  Слайд 6

  Одноударная фотохимическая реакция

  Инактивация ферментов происходит по одноударному механизму. Это означает следующее: Каждая молекула повреждается независимо от других. Поглотив свет, молекула может быть либо полностью выведена из строя, либо останется совершенно целой. Частичного повреждения не происходит, равно как не происходит востановления повреждения.

• 
  Слайд 7
  

  J s Поперечное сечение поглощения J0 Плотность потока (Интенсивность света) l - длина оптического пути Q –Квантовый выход инактивации = s/ s Поперечное сечение поглощения s Поперечное сечение инактивации s

• 
  Слайд 8

  Кинетика одноударной фотохимической реакции

  Каждую секунду образец поглощает J0S (1 – T ) фотонов где T = J / J0 – коэффициент пропускания, S – площадь сечения раствора. При этом в растворе ежесекундно инактивируется QJ0S (1 – T)молекул Скорость инактивации равна где Q – квантовый выход фотохимической реакции, l- длина оптического пути. –QJ0 (1 – T)/ l

• 
  Слайд 9

  Напомним закон Бугера–Ламберта-Бера

  В разбавленных растворах nsl

• 
  Слайд 10

  Кинетика одноударной фотохимической реакции

  QJ0 (1 – T) / l Из уравнения Следует, что В разбавленных растворах nsl

• 
  Слайд 11
  

  Qs = s Jt = Д

• 
  Слайд 12

  Кинетика инактивации фермента

  Определение поперечного сечения инактивации фермента: А0 и A- активности фермента перед обучением и после облучения дозой Д. Д 100 Активность фермента, % от исходной 37 0 Д Д37 ln (A0 / A)

• 
  Слайд 13
  

  Величины, обычно откладываемые по оси ординат на спектрах фотобиологического действия

  По оси абсцисс на спектрах откладывают длину волны действующего излучения. По оси ординат откладывают либо поперечное сечение инактивации (при одноударном механризме); либо величину, обратную дозе, вызывающей определенный фотобиологический эффект.

• 
  Слайд 14
  

  Спектр поглощения и спектр действия инактивации трипсина под действием УФ-облучения

  200 240 280 320 Длина волны, нм 100 10 1 0,1 0,01 s s Действие Поглощение Ароматические аминокислоты –SH и –SS– группы

• 
  Слайд 15

  Спектр действия возникновения мутаций у кукурузы

  ---- оптическая плотность (о) эффективность УФ-индукции мутаций

• 
  Слайд 16

  Спектр действия УФ-эритемы кожи человека

• 
  Слайд 17

  Спектр действия фотопериодической стимуляции полового созревания утят

  Sw / Sa, — отношение размеров семенников в конце и начале опыта (/); спектр пропускания (2) тканей головы утят со стороны глазных орби-талей до гипоталамуса (фоторецептора)

• 
  Слайд 18

  Спектр действия по форме совпадает со спектром поглощения

  Из уравнения Q = s / s напрямую следует, что спектр действия совпадает со спектром поглощения мишени для всех реакций, протекающих по одноударному механизму, если квантовый выход постоянен при всех длинах волн (закон Гротгуса–Варбурга).

• 
  Слайд 19

  Закон Гротгуса–Варбурга

  Спектр действия совпадает со спектром поглощения мишени. s(l)=Qs (l) Объяснение – то же, что и для закона Вавилова.

• 
  Слайд 20
  

  Первичные фотофизические и фотохимические процессы при действии УФ-излучения на белки

  Почему это интересно? Важный фотобиологический процесс. Реакции – довольно типичные и простые. Процесс хорошо изучен.

• 
  Слайд 21

  Электронные переходы в ароматических аминокислотах.

  S1 S0 S2 435 нм 330 нм 280 нм Фосфоресценция Флуоресценция Поглощение Основное состояние So Возбужденное состояние T1 Энергия молекулы 220 нм e¯ + ●AH+ 3AH* 3AH*  1AH + фотон (435 нм) Сольватированный электрон Первичный фотохимический акт. Термолюминесценция

• 
  Слайд 22

  Фотоиндуцированная люминесценция

  S1 S0 S2 435 нм 330 нм 280 нм Фосфоресценция Флуоресценция Поглощение Возбужденное состояние T1 Энергия молекулы 220 нм Сольватированный электрон >600 нм Поглощение e¯ + фотон (600 нм) (e¯)* (e¯)* +●AH+ 1AH* 1AH*  1AH + фотон (330 нм)

• 
  Слайд 23

  Первичные фотопродукты триптофана

  AH Триптофан ●AH+ + e¯ Катион-радикал Сольватированный электрон 280 нм ●A+ H+ Диссоциация + O2 AOO● Продукты окисления, ФХЛ Супероксид + O2 ●OО¯

• 
  Слайд 24
  

  Нейтральные радикалы, образующиеся при фотоионизации фенилаланина и триптофана

  Радикал триптофана • N СH2- R Радикал фенилаланина СH- R • Радикал тирозина СH2- R •O R = –CH–COO¯ NH3+

• 
  Слайд 25

  Радикалы тирозина, образующиеся при его фотоионизации

  CH2 C COO- В нейтральной среде (495; 515 нм) COO- O• CH2 C H2N COOH O• CH2 C +H3N - H+ + H+ +H3N O• - H+ + H+ В кислой среде (475; 500 нм) В щелочной среде (383 нм)

• 
  Слайд 26

  Схема фотохимических реакций в белках

  A• + H+ AOO • Рекомбинация радикалов и хемилюминес-ценция ДОФА, формил-кинуренин Фотолиз S-S или C-S связей Изменение конформации или разрушение активного центра Инактивация S-S связи hn (254 нм) Нативный белок Ароматические группы (АН) hn (280 нм) • AH+ + es SH и -SS- группы Радикалы цистина –SH Поперечные сшивки между участками полипептидной цепи