Фотодинамическое повреждение

Фотодинамическая гибель бактерий наблюдается при наличии света, кислорода, а также эндогенного или экзогенного фотосенсибилизатора. Свет поглощается сенсибилизирующим пигментом, который подвергается межсистемным превращениям и переходит в более долгоживущее, но все еще высокоэнергетическое триплетное состояние. Пигмент в таком состоянии способен передавать избыток энергии молекулярному кислороду, переводя его в высокореакционноспособное синглетное состояние ( Ог). Образовавшийся синглетный кислород может окислить любую подходящую акцепторную молекулу, например молекулу ненасыщенной жирной кислоты. При этом образуются перекиси, которые могут вызвать обширные, а иногда и летальные повреждения чувствительных внутриклеточных процессов. [c.385]

Фотодинамический эффект обнаружен у всех живых организмов. У прокариот в результате фотодинамического действия индуцируются повреждения многих типов утрата способности формировать колонии, повреждение ДНК, белков, клеточной мембраны. Причина повреждений — фотоокисление некоторых аминокислот (метионина, гистидина, триптофана и др.), нуклеозидов, липидов, полисахаридов и других клеточных компонентов. [c.333]

Во всяком случае, не остается сомнений в том, что причиной большей части наблюдаемых радиационных повреждений служит радиолиз обогащенной кислородом воды. Действительно, летальные эффекты наблюдаются при погружении живых организмов в предварительно облученную воду, хотя в этом случае для получения значительного эффекта требуется очень большая доза облучения. Следует, однако, опасаться предположения, что кислород реагирует только таким (или же всегда таким) образом. Исследование фотодинамического эффекта под действием видимого света, кото- [c.213]

Фотодинамическое действие — это необратимое повреждение светом биологических структур (или функций) в присутствии кислорода, сенсибилизированное введенными в клетки или организмы хромофорами (на- [c.337]

При изучении фотодинамического действия на системах ДНК (или РНК)+краситель обнаружена специфическая деструкция гуаниновых остатков при сравнительно меньшем повреждении тиминовых. [c.347]

Природа акцептора фотодинамически активного света очевидна. Это проникший в клетку хромофор (краситель). Поэтому спектры действия фотодинамического повреждения должны совпадать со спектрами поглощения красителя, что и наблюдается в эксперименте. [c.339]

Во многих случаях фотодинамическое повреждение биологических объектов протекает по одноквантовому одноударному механизму. Однако у некоторых микроорганизмов сенсибилизация летального и мутагенного действия света имеет различные механизмы. Например, у нейроспоры фотодинамический бактерицидный эффект — одноударный, а мутагенный — двухударный процесс. Наконец, если кванты света через фотодинамический эффект адресуются ферментам, содержание которых в клетке велико (например, данный фермент представлен 1000 молекулами), то фотодинамическое действие будет протекать по многоударному механизму, поскольку инактивация одной или нескольких молекул не приведет к гибели клетки. Наоборот, гибель клеток или фагов в результате фотодинамического повреждения ДНК является, как правило, одноударным процессом. [c.340]

Для бактерий описаны как одно-, так и многоударные кривые летального действия. Мишени для фотодинамического удара в значительной мере определяются избирательностью накопления и сорбции красителей в различных структурах клетки. Например, акридиновые красители преимущественно концентрируются на хромосомах и вызывают их разрывы. Порфирины эффективно накапливаются в лизосомах и также повреждают их. Существенный вклад в фотосенсибилизированное повреждение клеток вносят и биологические мембраны. Еще в 1908 г. Спайксом был описан сенсибилизированный гематопор-фирином или хлорофиллом гемолиз эритроцитов. К настоящему времени фотодинамическое повреждение мембран, проявляющееся в нарушении их структуры и функции (проницаемость, активность ферментов), продемонстрировано в большом числе опытов. В частности, показана фотодинамическая деполяризация нервных и мышечных волокон, нарушение барьеров проницаемости мембран лизосом с их разрывом и выходом гидролитических ферментов, выход ионов К+ через плазматические мембраны клеток, разобщение дыхания и фосфорилирования в изолированных митохондриях. [c.349]

Впервые роль каротиноидов в предотвращении летального эффекта, вызываемого фотоокислением, была показана при изучении бескаротиноидного мутанта пурпурной бактерии КИоёорзеи- отопаз зркего1(1ез. Исходная культура хорошо росла фототрофно в анаэробных условиях, но могла также расти на свету и в темноте в аэробных условиях. Полученный из нее мутант, лишенный каротиноидов, обладал низкой скоростью роста на свету в анаэробных условиях и в темноте в аэробных условиях, но быстро погибал при перенесении на свет + воздух. Фотоокислительные повреждения могут развиваться и у нефотосинтезирующих прокариот, так как в их клетках также имеются окрашенные молекулы, поглощающие видимый свет, которые могут функционировать как фотосенсибилизаторы. Действие каротиноидов не ограничивается только их участием в защите от фотодинамического эффекта. Они гасят синглетное состояние кислорода независимо от того, в каких реакциях он возникает на свету или в темноте. [c.339]

Ноак обнаружил, что при некоторых предосторожностях (например, в экспериментах с мхом Fontinalis, пользуясь 5 10- -про-центным раствором бисульфата) повреждение, причиняемое сернистым газом, можно ограничить одними хлоропластами, не затронув протоплазмы. Мох обрабатывался бисульфатом натрия в темчоте, затем отмывался и освещался. В этом случае обнаруживалось постепенное ослабление продуктивности фотосинтеза. После 24-часового освещения выделение кислорода перешло в поглощение кислорода и хлоропласты начади обесцвечиваться это явление Ноак объяснил фотодинамическим окислением. [c.326]

ЩИХ фотодинамическое действие может приводить к равличным симптомам, а именно, возбуждению чувствительности, повреждению кожи и даже гибели [6, 651—653]. Фотодинамическое воздействие на человека часто наблюдается как прямая фототоксическая реакция или замедленное фотоаллергическое действие [657, 658] при приеме внутрь или контакте с красителями или другими сенсибилизаторами 6, 651, 654, 655], а также при нарушениях порфи-ринового метаболизма [656]. Сенсибилизирующим действием обладают Эозин, Бенгальский розовый. Метиленовый синий, хлорофилл, уропорфирин, Трипафлавин и другие [6, 648]. Их воздействие мо жет также приводить к раковым опухолям, мутациям, гемолизу, нарушениям деления клеток и другим заболеваниям [6, 150, 651, 659, 660]. Однако, фотосенсибилизированную дезактивацию можно использовать для уничтожения вредных организмов (вследствие различной сопротивляемости микроорганизмов к фотодинамиче-скому воздействию), например в живых поливакцинах [661]. [c.459]

Предлагаемый тип механизма такой реакции уже разбирался при обсуждении фотодинамического эффекта (гл. V). Бирадикалы, образовавшиеся при облучении, легко реагируют с бирадикальной молекулой кислорода, и поэтому они могут служить агентами, переносящими кислород. Не приходится сомневаться в том, что по крайней мере частично влияние кислорода на чувствительность к излучению определяется механизмом, аналогичным механизму, предложенному для фотодинамического процесса. Однако фотодинамиче-ское повреждение носит, вероятно, более специфический характер. Для подтверждения такой точки зрения мы располагаем только скудными данными о фотореактивации после воздействия рентгеновскими лучами [12] (хотя, по-видимому, в этом случае реактивация фага действительно происходит), тогда как при облучении уль- [c.214]

В основе сшивания полипептидов лежат фотодинамические процессы, инициируемые главным образом синглетным кислородом. Константы скорости реакции 02 с белками весьма велики (10 -10 ° М с ), на несколько порядков выше, чем с другими биологически важными молекулами. Эти и обусловливает высокую эффективность повреждения мембранных белков при фотосенсибилизации. Особенно сильно фотоокисля- [c.455]

Окислительные повреждения субстрата в реакциях фотодинамического действия осуществляются высокореак- [c.341]

Рассматривая фотодинамическое действие различных красителей на вирусы и клетки, необходимо прежде всего акцентировать внимание на том, по какому пути — нуклеиновому или белковому — осуществляются повреждения. Удобными объектами для этого являются вирусы, состоящие, по существу, только из двух компонентов — нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка. Фотосенсибилизированная инактивация вирусов протекает по одноударному механизму, что говорит о преимущественной роли нуклеиновых кислот. Наиболее эффективными оказались красители, которые обладают высоким сродством к нуклеиновым кислотам и активно комплексируют с ними в растворе. [c.348]

С другой стороны, фотодинамическая активность красителей зависит от степени их проникновения через белковый чехол к нуклеиновой кислоте фага. Действительно, по данным Ямомото, изучавшего фотодинамическое действие многих красителей на бактериофагах Т-серии, наибольшей резистентностью обладали фаги (ТЗ, Т5, Т7), у которых проникновение красителей через белковый чехол было затруднено. Предынкубация фага Т2 с красителем при различных температурах сенсибилизировала его к действию света, причем величина температурного коэффициента была такой же, как и для процессов диффузии через мембрану (Сю = 4). К тому же эффекту приводила обработка фагов мочевиной, разрыхляющей белковую оболочку и облегчающей проникновение красителя к ДНК. Приведенные факты не оставляют сомнений в том, что первичное повреждение вирусов преимущественно локализовано в нуклеиновой кислоте. Это тем более справедливо для мутаций вирусов, обусловленных фотодинамическим действием. При фотодинамическом по- [c.348]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология