Действие ультрафиолетового света на белки

Действие ультрафиолетового света на белки 447 [c.447]

Жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов, могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными (содержащими С = С-связи) жирные кислоты с двумя сопряженными двойными связями называются диеновыми, с тремя — триеновыми, с многими — полиеновыми. Обычно липиды поглощают свет в более коротковолновой области ( 1<240 нм), чем белки или нуклеиновые кислоты. Максимум поглощения ненасыщенных жирных кислот располагается в области 200 нм. Под действием ультрафиолетового света липиды окисляются, причем существует прямая корреляция между степенью их окисляемости и степенью ненасыщенности жирных кислот. [c.272]

Дж/моль — энергия разрыва связи С]—С1), что соответствует видимой области света. Действительно, разложение СЬ на атомы С1 может происходить под действием видимого света. Уксусный альдегид и ацетон поглощают только в ультрафиолетовой области спектра и поэтому устойчивы к действию видимого света. Заметим, что бесцветны все белки и нуклеиновые кислоты ( если вещество белковой природы окрашено, как, например, гемоглобин, то это обусловлено поглощением света не белком, а связанным с ним низкомолекулярным соединением, в данном случае гемом). Поэтому эти важнейшие биологические полимеры устойчивы к видимому свету, и фотохимические реакции с их участием начинаются [c.368]

ЮТСЯ при действии тепла, ультрафиолетового света и некоторых органических растворителей или при сильном изменении pH. Когда это происходит, говорят, что белок денатурируется. Например, альбумин — яичный белок—при нагревании становится нерастворимым и коагулируется. В процессе перманентной завивки происходит химическое восстановление связей 5—5 в белке волос, а последующее окисление дает новые связи 8—5, которые удерживают волосы в желаемой форме. [c.273]

Поскольку кванты ультрафиолетового света обладают энергией, достаточной для отрыва атомов водорода от молекул синтетических полимеров, а также в связи с тем, что, как было показано [418—420[, ультрафиолетовое облучение может приводить к сшиванию и инициированию прививки высокомолекулярных полимеров, можно было бы предполагать, что в белках также могут образовываться поперечные связи под действием ультрафиолета. Однако в противоположность этому предположению белки, особенно кератины, которые сравнительно богаты цистином, легко разрушаются при действии ультрафиолетового излучения. [c.439]

Денатурация светом. Ультрафиолетовый я солнечный свет вызывает денатурацию белков, подобно действию тепла. Она также характерна для альбуминов и глобулинов. [c.376]

Белки денатурируют при облучении ультрафиолетовым светом, а также большими дозами рентгеновых и у-лучей. Действие ультрафиолетового света особенно выражено при длинах волн от 260 до 310 ммк, причем основное поглощение обусловлено кольцами тирозина и триптофана. Показано, что при длительном воздействии ультрафиолетовых лучей происходит разрыв пептидных связей, смежных с ароматическими кольцами. При действии ионизирующего излучения могут также возникать разрывы между а-углеродными атомами и боковыми цепями аминокислот. Кроме того, возможны вторичные процессы, вызванные образованием различных свободных радикалов типа ОгН, Н2О2, ОН и т.д. Последние являются сильными окислителями, воздействующими на тиоловые группы и разрывающими дисульфидные связи. [c.187]

Влияние ультрафиолетового света на вязкость растворов белков — явление довольно сложное. Так, вязкость растворов желатины уменьшается при облучении их ультрафиолетовым светом [409], тогда как вязкость растворов эуглобулинов и альбуминов под действием ультрафиолетового света возрастает [410]. Наконец, некоторые белки, например белок вируса табачной мозаики, могут быть полностью инактивированы облучением ультрафиолетовым светом, причем никаких изменений вязкости их растворов не наблюдается [411]. Интересно рассмотреть в связи с этим влияние ультрафиолетового света на другой природный полимер — дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), для которой природа происходя-ш их явлений довольно хорошо выяснена. Уменьшение вязкости и двойного лучепреломления в потоке растворов ДНК Холлендер объясняет расш еплением основной цепи этого биополимера [406]. Вязкость растворов больших молекул типа ДНК или белка может быть снижена как путем уменьшения средних размеров таких молекул, так и путем придания молекулам большей гибкости, благодаря чему может создаваться более компактная конфигурация. Методом светорассеяния Моросону и Александеру [408] удалось расчленить эти два эффекта у ДНК эти авторы нашли, что при облучении растворов ДНК ультрафиолетовым светом имеют место оба эти процесса. В отсутствие кислорода первичное действие света с длиной волны 2540 А заключается в расщеплении водородных связей в атмосфере, содержащей кислород, свет сразу же вызывает деструкцию основной цепи. При использовании нефильтрованного ультрафиолета в бескислородных условиях происходит как скручивание, так и деструкция основной цепи ДНК в присутствии кислорода число разрывов основной цепи значительно увеличивается. [c.438]

Анализируя действие ультрафиолетового света на белки, приводящее к их химическим изменениям, необходимо отметить наблюдение Либена [412, 413], показавшего, что облучение аминокислот и белков типа глобулинов, желатины и казеина ультрафиолетовым светом ртутной лампы при температуре ниже 35° приводит к выделению аммиака в некоторых других случаях полностью разрушается триптофан и снижаются количества гистидина и тирозина [414—416]. [c.438]

Действие ультрафиолетового света и ионизирующей радиации на белки и ферменты приводит к изменшию их характеристик [c.199]

Глава XIII. ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО СВЕТА НА БЕЛКИ [c.245]

Наряду с нуклеиновыми кислотами белки относятся к одним из основных акцепторов биологически активного ультрафиолетового света в клетке. Деструктивно-мо-дифицирующее действие ультрафиолетового света связано с фотохимическими повреждениями белковой макромолекулы. Кроме того, благодаря процессам миграции энергии, свет, поглощаемый белком, может использоваться для инициаций фотохимических реакций в других хромофорах. Основные хромофоры белков — это остатки ароматических аминокислот прежде всего триптофан и в значительно меньшей степени тирозин и фенил [c.245]

Конечным результатом действия ультрафиолетового света на белки является их инактивация, т. е. потеря ферментативной, регуляторной, гормональной, транспортной и иммунологической активностей. Фотоинактивация белков представляет собой одноквантовый, одноударный необратимый процесс, о чем свидетельствует экспоненциальный характер зависимости ферментативной активности от дозы облучения и взаимозаменяемость интенсивности и времени облучения. На одноударность процесса указывает также линейная зависимость скорости инактивации от интенсивности света, выполняющаяся даже при таких его интенсивностях, когда количество квантов, падающих в секунду на единицу объема, сравнимо с количеством молекул белка в нем. [c.248]

Хотя квантовый выход бактерицидного действия ультрафиолетового света невелик (10 —10 ), одноударность процесса означает, что всего один-единственный удачно поглощенный квант приводит к гибели клетки. Уже из этого следует, что УФ-свет прежде всего повреждает не многократно продублированные биомолекулы, а уникальные молекулярные структуры, представленные в клетке в единственном экземпляре, как, например, молекулы ДНК. Естественно, что при локализации повреждения в ДНК облучение не должно сразу же приостанавливать метаболические процессы в клетках, и их гибель будет наблюдаться после одного или нескольких делений, когда после многократного матричного синтеза (и-РНК, белков) у дочерних клеток проявится критический дефект генома. Действительно, в эксперименте зарегистрирована гибель клеток не только во втором, но и в последующих поколениях. В то же время облученные клетки сохраняют функцию хозяина — способность поддерживать размножение фагов и нормально дышать в течение нескольких часов. [c.284]

Реакциям в пленках посвящено очень много работ, мы рассмотрели только немногие из них. Другими примерами таких реакций являются реакции полимеризации, например полимеризация альдегида стеариновой кислоты [154], фотохимические процессы и различные биологические реакции. К фотохимическим реакциям, в частности, относятся разложение монослоев стеариланилида светом длиной волны 240 нм [155], фотохимическое превращение пленок эргостерола в витамин D [156], различные фотохимические реакции монослоев белков [159], фоторазложение и тушение флуоресценции в моиослоях хлорофилла [144, 158]. В очень интересной работе Виттена [159] описано частичное уменьшение площади смешанных пленок трипальмитина и цис-тио-индигового красителя вследствие изомеризации последнего в транс-форму под действием ультрафиолетового излучения. Субмонослойные пленки ненасыщенных жирных кислот и их сложных эфиров на силикагеле подвергаются самоокислению со скоростью более низкой, чем скорость аналогичной реакции в гомогенном растворе (самоокисление сопровождается хемилюминесценцией) [159а]. [c.136]

В ранних исследованиях отмечались изменения оптического вращения, показателя преломления, поверхностного натяжения и электропроводности. Эти данные рассмотрены Арноу [31]. Изменения оптического вращения представляются нам наиболее важными и заслуживающими дальнейшего исследования. Остается неясным, аналогичны ли изменения белков при облучении изменениям при денатурации в отношении действия таких денатурирующих агентов, как тепло, соли и мочевина. Денатурация состоит прежде всего в развертывании полипептидных цепей белка из извитой конфигурации (по крайней мере частично спиральной) в более или менее беспорядочную структуру. Такая перестройка происходит, по-видимому, без агрегации и без образования или разрывов ковалентных связей [77]. Эю развертывание белковых структур связано со значительными изменениями оптического вращения [78]. Действие облучения, например потеря растворимости и увеличение вязкостп, в некотором отношении сходно с денатурацией, но все же на основании современных данных представляется, что оба эти явления различны во многих отношениях. Основное действие облучения заключается в образовании и разрыве ковалентных связей. Исследования оптического вращения, особенно в ультрафиолетовом свете, могут быть полезными при изучении этой области. [c.229]

При центрифугировании под действием центробежных сил между слоем воздуха и раствором образуется граница, называС мая мениском. Вместе с тем происходит седиментация растворенных веществ, в результате чего образуется граница раздела между чистым растворителем и раствором белка, которая постепенно смещается ко дну ячейки. Поскольку всегда происходит диффузия высокомолекулярных частиц из раствора в растворитель, то граница раздела не представляет собой плоскости, а всегда несколько размыта. Естественно, что степень поглощения света при переходе от растворителя к раствору будет меняться хотя и круто, но постепенно, равно как и изменение концентрации седиментирующих молекул. Если через такую систему пропустить ультрафиолетовый свет, то это изменение концентрации может выразиться в неодинаковом почернении фотопленки по длине ячейки. В месте границы раздела будет происходить изменение степени почернения пленки от максимального для непоглощающего растворителя до минимального для поглощающего раствора (рис. 39, а). Определяя степень почернения путем микрофотомет-рирования, можно получить кривую распределения концентрации седиментирующего белка. Проведя такие измерения через определенные промежутки времени седиментации, можно получить кривую распределения концентрации вдоль радиуса ячейки. При этом обработка фотопленок, при использовании абсорбционных оптических систем, позволяет сразу получить интегральные кривые седиментации (рис. 39, б). Абсорбционные системы, снабженные кварцевой оптикой, используются чаще всего для исследования разбавленных растворов нуклеиновых кислот и их производных. [c.144]

Фотодинамическое действие можно рассматривать как сенсибн лизируемое красителем фотоокисление субстрата типа окислительной деструкции определенных аминокислотных боковых цепей белка [639], которое протекает без разрушения красителя [320, 651]. Биологический эффект этого процесса отличается от биологического эффекта, вызываемого прямым поглощением ультрафиолетового излучения [662—665]. Например, при бактерицидном действии УФ-света (280 нм) может иметь место фотодимеризация тимина, протекающая в процессе дезактивации ДНК [665, 666]. Для объяснения различных фотодинамических эффектов могут быть привлечены механизмы, рассмотренные на стр. 454, например, механизмы с переносом кислорода. В отсутствие кислорода фотоокисленИе может протекать и по пути отрыва водорода с образованием семи-хиноновых радикалов красителя и радикалов субстрата [237]. [c.459]

При изучении биологических действий излучения очень важно учитывать различие в пространственном распределении рассеянной энергии при облучении ультрафиолетовым светом и ионизирующим излучением, таким, как рентгеновы лучи. Для ультрафиолетового света коэффициент поглощения зависит от молекулярной структуры поглощающей среды и различен, например, для нуклеиновой кислоты и для белка. Поэтому доза поглощенной энергии в эргах на 1 сл может быть совершенно различной в разных частях облученной хромосомы в зависимости от количества содержащейся в них нуклеиновой кислоты и от стадии цикла деления. Для рентгеновых лучей указанные различия не существуют, так как их поглощение атомами вещества не зависит от типов химических соединений, в которых участвуют эти атомы значительное поглощение рентгеновых лучей в костной и некоторых других тканях связано с тем, что в состав последних входят соединения, содержащие атомы с большими атомными номерами. [c.10]

Большинство микроорганизмов хорошо растет в темноте. Исключение составляют фототрофы, использующие энергию солнечного луча. Прямой солнечный свет губительно действует на микроорганизмы. Микробоцидное (убивающее) действие его обусловлено главным образом ультрафиолетовой частью спектра. Адсорбция ультрафиолетовых лучей белками и нуклеиновыми кислотами клетки приводит к необратимым химическим изменениям. Наиболее чувствительны к действию света вегетативные клетки. Большинстю патогенных микробов более чувствительно к ультрафиолетовым лучам, чем- сапрофиты. Эти лучи обладают низкой проникающей способностью и действуют, в основном, на поверхности. [c.68]

Действие ультрафиолетового излучения на белки и различия между действием ультрафиолетового излучения и ионизирующей радиации были подробно рассмотрены Сетлоу [429]. Поглощение фотонов не является случайно протекающим процессом типа ионизации под действием быстрых заряженных частиц. Фотоны длинноволнового ультрафиолета поглощаются преимущественно ароматическими группами органических молекул, тогда как участки, в которых происходит ионизация, определяются в первую очередь распределением в молекулах электронной плотности [429]. Таким образом, если электронная плотность распределена в молекуле равномерно, то ионизация под действием излучений может происходить в любом месте молекулы, т. е. хаотично. Упорядоченная локализация поглощения света выражается в известном факте разной эффективности света различных длин волн. Кроме того, различия в действии ионизирующих излучений и ультрафиолетового света проявляются в величинах эффектов, вызываемых обоими видами лучистых воздействий на вещество. Тем не менее, однако, несмотря на множество различий, исследования показывают, что наиболее уязвимыми звеньями молекул белка по отношению как к ионизирующим излучениям, так и ультрафиолетовому свету являются цистиновые остатки [421]. [c.437]

Результаты работы Аугенстина и Гхирона [421 ] по исследованию влияния ультрафиолетового излучения на трипсин подтверждают ранее высказывавшуюся гипотезу о том, что цистин является слабым участком белка, разрушающимся под действием ультрафиолета в первую очередь. В этих опытах растворы трипсина облучали ультрафиолетовым светом с длиной волны 2537 А и определяли содержание в нем меркаптогрупп и ферментативную активность. Оказалось, что, в то время как активность фермента снижалась в результате облучения до 50% от первоначальной, содержание имевшегося в ферменте цистина уменьшалось на 40 %, а содержание остальных аминокислот при этом не изменялось. Этот факт преимущественного разрушения цистина полностью согласуется с ранее сделанными наблюдениями Стерна [422] и Сетлоу [423]. Появление меркаптогрупп в облученном ультрафиолетовым светом яичном альбумине было отмечено в литературе еще в 1935 г. [424]. [c.439]

По данным Хейса, при облучении мужских штаммов бактерий (F+) дозами ультрафиолетового света, соответствующими 70% выживаемости, наблюдается резкое (примерно в 50 раз) увеличение частоты образования рекомбинантов при скрещивании с необлученными женскими штаммами. Спектры действия рекомбинационных эффектов не измерялись. Показано только, что свет, адресованный нуклеиновым кислотам (Я,= = 260 нм), повышает частоту рекомбинаций у Е. oli, в то время как свет, адресованный белку (Я=289 нм), приводит к гибели клеток с понижением частоты рекомбинаций. Следовательно, более вероятно, что акцептором биологически активного света является ДНК, а не белок. [c.312]

Биосинтетическая цепь образования меланина не включает, по-видимому, прямых фотохимических стадий. Свет, следовательно, лишь активирует аппарат биосинтеза пигмента. Действительно, при УФ-облучении увеличивается количество меланоцитов и содержащихся в них меланосом, резко усиливается синтез структурных мембранных белков, а также ферментов, участвующих в многостадийной реакции превращения тирозина в меланин. В связи с этим предполагается, что УФ-облучение изменяет активность генома через прямую или косвенную фотоинактивацию репрессоров, которые управляют биосинтезом ферментов, принимающих участие в реакциях меланогенеза. В то же время, как показано К. А. Самойловой с сотр., большие дозы коротковолнового ультрафиолетового света (254 нм) препятствуют появлению обычной для загара пигментации под действием естественной солнечной радиации. Эффект блокирования загара ультрафиолетовым ударом сохранялся на протяжении 1—1,5 месяца и связан, по-видимому, с повреждением аппарата меланогенеза. [c.323]

Нарушения первичной структуры ДНК могут быть обусловлены не только ошибками в работе синтезирующего аппарата они возникают под действием рентгеновского излучения и ультрафиолетового света, в результате химической модификации оснований. В этих случаях ошибка исправляется с помощью механизма вырезания дефектного участка, замещения его при участии полимеразы и сшивания концов цепи ДНК-лигазой [6]. Ошибочно включенное основание распознается благодаря тому, что оно химически отличается от четырех обычно присутствующих в ДНК оснований. Имеется система, способная выщеплять остатки дезоксиуридина, ошибочно включенные вместо тимиди-на [12]. Здесь можно провести аналогию с распознаванием изолейцина и валина при синтезе белка, поскольку урацил отличается от тимина тем, что последний содержит метильную группу. [c.340]

Макромолекулы почти нечувствительны к воздействию силы тяжести, однако в растворах, оставленных на длительное время в спокойном состоянии, постепенно возникает градиент концентрации. Сходное явление наблюдается в земной атмосфере, плотность которой, как известно, убывает с высотой. Седиментация под действием силы земного тяготения не нашла широкого применения при изучении макромолекул. Попытки использовать центрифугирование для очистки и идентификации белков оставались безуспешными вплоть до 1923 г., когда Сведберг и Ни-кольс сообщили о разработанной ими высокоскоростной центрифуге. Эта центрифуга содержала остроумно сконструироранное устройство, которое позволяло пропускать свет через кювету с образцом и регистрировать движение границы расположения макромолекул. Высокоскоростные центрифуги сведберговского типа получили название аналитических ультрацентрифуг в отличие от других высокоскоростных центрифуг, в которых отсутствует оптическая система. Устройство современной аналитической ультрацентрифуги схематически показано на рис. 7.14. Поскольку к изучаемому раствору нет прямого доступа, его концентрацию определяют оптическими методами. Если через кювету пропускается ультрафиолетовое излучение, то почернение фотографической пленки, установленной позади кюветы, будет тем меньше, чем выше концентрация макромолекуляр-ного соединения в растворе. При использовании рефрактометрических методов положение границы будет соответствовать пику, природу которого мы рассмотрели при объяснении рис. 7.13. Третий метод слежения за границей основан на использовании интерферометра, позволяющего определить положение и концентрацию растворенного вещества. Подсчитывая число интерференционных полос, можно определить концентрацию с точностью порядка 0,1%. [c.409]

Фотодеструктивные реакции наиболее эффективно индуцируются в биологических системах коротковолновым ультрафиолетовым (УФ) излучением (< 290 нм), что связано с прямым поглощением этого излучения нуклеиновыми кислотами, белками и некоторыми другими биологически важными внутриклеточными компонентами. Вместе с тем при определенных условиях фотодеструктивные процессы могут протекать и под действием света более длинноволнового диапазона оптического спектра, который подразделяется на три области средневолновую УФ (290-320 нм), длинноволновую УФ (320-400 нм) и видимую (400-700 нм). В отличие от коротковолнового УФ-излучения, поглощаемого озоном атмосферы, эти виды оптического излучения достигают поверхности Земли и, следовательно, являются экологическими компонентами солнечной радиации. [c.433]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология