ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Энергетический баланс излучения из "Проблема митогенетического излучения как аспект молекулярной биологии" Однако, несмотря на определенность наблюдаемых явлений, создание конкретной энергетической схемы возникновения излучения представляло затруднение, так как митогенетическое излучение с средней энергией фотонов в 100 ккал/молъ систематичесьси обнаруживалось и изучалось на ферментативных процессах с валовым тепловым эффектом всего в несколько шал/моль. [c.7] Выход был указан фотохимиком Frankenburger (1933), к общим положениям которого позднее были высказаны Н. Н. Семеновым и Я. Б, Зельдовичем очень существенные дополнения (см. А. Г. Гурвич, Л. Д. Гурвич, 1945). [c.8] Согласно представлению Frankenburger, энергия возникающая при их рекомбинациях не излучается непосредственно. Как правило, она поглощается теми или иными из молекул субстратов реакции и высвечивается ими с характерным для них спектром. Гипотеза Frankenburger содержала, таким образом, два допущения, доступных экспериментальной проверке появление в реакциях свободных радикалов или атомов и поглощение энергии их рекомбинаций молекулами субстрата с ее последующим высвечиванием. [c.8] Внимательное изучение условий, при которых наблюдается высвечивание ферментативных реаьщий, показало, что необходимым условием является наличие атмосферного кислорода, а в большинстве изученных реакций и видимого света. [c.9] Наиболее вероятным является следуюгцее представление фермент вызывает в субстрате AB какие-то изменения, которые могут идти и без участия видимого света или кислорода и которые можно обозначить как ЛВ или расщепление на А +В. Расщепление молекул или их отдельных функциональных групп до радикалов (т. е. дальнейшие изменения АВ или А+В) происходят редко и только при наличии света или кислорода. [c.9] Экспериментальное обоснование второго положения Frankenburger, утверждавшего, что энергия рекомбинаций радикалов поглощается окружающими молекулами с последующим высвечиванием, было получено следующим образом. К системе фермент + субстрат прибавлялось третье вещество, заведомо не участвующее в данной реакции, спектр излучения которого был известен из предшествующих исследований. Производилось наблюдение за тем, не возникают ли в спектре, характерном для данной реакции добавочные полосы, типичные для прибавленного вещества. [c.9] Описанные данные являются лишь частью более широких исследований, показавших, что именно этот механизм передачи энергии является общим принципом возникновения митогенетического излучения. [c.10] Исследования Е. А. Гордон (1940) показали хорошее совпадение спектра бензола, изученного физическим методом (Рг1п 8Ье1т), со спектром сенсибилизированной флуоресценции, возникающим при прибавлении бензола к ферментативной системе (рис. 2). Таким образом, было обнаружено сходство между флуоресценцией, наблюдаемой митогенетическим методом, и флуоресценцией в обычном физическом смысле слова. [c.11] Основные митогенетические данные могли быть поэтому рассмотрены с этой же точки зрения. [c.11] Это предположение подтвердилось, когда к излучающему гликоколу вместо фосфорнокислого натрия прибавляли некоторое количество хлористого натрия. В возникающем при этом спектре излучения обнаруживались все те полосы, которые приписывались иону натрия (см. рис. 1). [c.12] Из этих данных следует, что самая характерная часть нуклеотида — пуриновые основания — не находит отражения в спектре сенсибилизированной флуоресценции. Вместе с тем, способностью к флуоресценции обладают простые ионы и радикалы. Кроме того, совпадение спектра излучения глюкозы, наблюдаемого при ее прибавлении к чуждой ей ферментативной системе, со спектром, возникающим в системе глюкоза — зима-за, показывает, что и во втором случае флуоресцируют именно не затронутые ферментативным расщеплением молекулы глюкозы. [c.12] Другими словами, для различных, не высокомолекулярных, химических соединений (элементов) вероятность возникновения излучения под влиянием поглощенной ими химической энергии велика. Закономерностью общего характера является то, что высокомолекулярные соединения как целое не флуоресцируют. [c.12] В противоположность этому возникновение свободной карбонильной группы в возбужденном состоянии, которая может быть получена при диссоциации ацетона, возможно только при облучении ацетона более интенсивным ультрафиолетовым источником. Это объясняется тем, что для расщепления ацетона требуется фотон значительно большей энергии (порядка 140 ккал/молъ) и, следовательно, для возбуждения свободной карбонильной группы необходимо практически одновременное поглощение второго, тоже высокоэнергетического, фотона. Полоса излучения возбужденной карбонильной группы лежит в области 2020—2040А. [c.14] Таким же методом обнаруживается эмиссионный спектр свободной аминогруппы. Он возникает при подсвечивании водного раствора аммиака достаточно интенсивным ультрафиолетовым облучением коротковолновой области с энергией фотонов порядка 150 ккал/молъ или при одновременном подсвечивании двумя полосами одной, лежащей у границы сплошного поглощения аммиака (2260 А), и второй, соответствующей полосе испускания аминогруппы (2530 А). Таким образом, и в этом случае речь идет о двухактном процессе, т. е. сначала об отщеплении аминогруппы, а затем о ее возбуждении. [c.14] Таким образом, спектры-эталоны трех наиболее важных для ферментативных реакций радикалов давали возможность изучения светящихся фаз реакций. [c.14] Приведем пример одного из опытов с системой глюкоза + зимаза (из дрожжевой вытяжки). Спектр излучения данной реакции, включающий в основном полосы, характерные для глюкозы, состоит из 4 полос 1900— 1920Л, 1940—1950 А, 1960—1970 А, 2160—2170А и, кроме того, из полосы 3060—3070 А, типичной для свободного радикала гидроксила. [c.14] Аналогичным образом была обнаружена карбонильная группа в системах пептон + пептидаза и мочевина + уреаза в них, при соответствующем подсвечивании, возникала также полоса 2530 А, характерная для аминогруппы (или иминогруппы). [c.15] Наличие свободных радикалов при протекании ферментативных реакций было показано, таким образом, с достаточной достоверностью. Объяснение этих фактов не встречает затруднений с энергетической точки зрения, если принять во внимание участие в реакциях видимого света и атмосферного кислорода. Исследованные ферментативные реакции ведут себя в этом отношении, однако, неодинаково. Система глюкоза + зимаза сохраняет способность к излучению при наличии кислорода и в полной темноте, в то время как для излучения систем мочевина + уреза и пептиды + пептидаза требуется и видимый свет, и кислород. [c.15] Вернуться к основной статье