Ферменты действие излучения

При действии ионизирующего излучения на чистые вещества все результирующие эффекты обусловлены первичной ионизацией и возбуждением в самом веществе совместно с сопутствующими вторичными реакциями. Когда облучается вещество в растворе, возникает вопрос, обусловлены ли конечные эффекты прямым действием на молекулы растворенного вещества или радикалами, созданными в растворителе и прореагировавшими затем с растворенным веществом. Первое называется прямым действием, второе — косвенным действием. Доля молекул растворенного вещества, прореагировавших под действием заданной дозы, при прямом действии не должна зависеть от их концентрации, а их число должно быть пропорционально концентрации. Если имеет место косвенное действие, то число прореагировавших молекул растворенного вещества не зависит от концентрации и, следовательно, относительное их количество должно убывать с ростом концентрации. Прямое действие важно для биологических систем мы рассмотрим этот вопрос подробнее при обсуждении действия излучения на ферменты и вирусы в гл. X (стр. 204). Большая часть работ по полимерам выполнена на пленках и в блоке, а не на растворах и, следовательно, вопрос о прямом или косвенном действии здесь не возникал по крайней мере до тех пор, пока дело не коснулось возможного влияния растворителя. Подобный вопрос возникает даже для твердых тел, когда рассматривается действие агентов, ускоряющих или тормозящих действие ионизирующих излучений (гл. III, стр. 70). [c.60]

Цистин, по-видимому, сам подвергается постепенному распаду на последних этапах реакции, так как при облучении дозами выше 10 000 р его выход значительно меньше ожидаемого. Таким образом, дисульфидные связи, которые определяют строение многих белков, особенно ферментов, могут подвергаться действию излучения. Однако дозы, необходимые для достижения заметных эффектов, велики и вызывают значительно более сильные побочные явления. Количество перекиси водорода, образую-шейся в растворах аминокислот, больше, чем в чистой воде (если раствор не имеет щелочной реакции). [c.222]

Окисление тиоловых групп. Доказательства, главным образом косвенные, основаны на данных о действии излучения на ферменты, активность которых определяется наличием тиоловых групп (стр. 241). [c.225]

Интерес к использованию излучения высокой энергии для стерилизации мяса или других богатых белками пищевых продуктов стимулировал исследование действия -излучения и электронов высокой энергии как на чистые белки, так и на мясные продукты. В отличие от тепловой стерилизации, при лучевой стерилизации для уничтожения бактерий не требуется нагревать продукты питания до высокой температуры. Протеолитические ферменты могут оставаться активным после облучения дозами, достаточ ыми для обеспечения полной стерилизации [65]. Этот эффект противоположен тепловой стерилизации, где инактивация ферментов происходит раньше, чем уничтожение микроорганизмов. [c.226]

Процесс инактивации обусловлен прежде всего радикальными реакциями на выход инактивации влияет pH растворов, концентрация фермента, присутствие кислорода во время облучения, а также величина ЛПЭ [207]. Наблюдаемая устойчивость растворов ферментов к инактивирующему действию излучения в значительной степени может быть обусловлена присутствием разнообразных примесей, оказывающих защитное действие, а также эффектом самозащиты, т, е. особым случаем защитного действия, когда скорость радиолитического разложения вещества снижается в присутствии продуктов его радиолиза. [c.230]

Введение тех или иных добавок щироко используется также для понижения чувствительности вещества к действию излучения. Так, введением добавок может быть подавлена или устранена инактивация ферментов облучением. Например, иодид-ионы защищают каталазу, нитрит натрия или фруктоза — окси-дазу -аминокислот, серосодержащие соединения — карбокси-пептидазу и т. д. т [c.373]

Для получения представления о механизме реакции лучше пользоваться наиболее чувствительными из имеющихся методов анализа. Иначе продукты радиолиза, накапливаясь до значительных концентраций, сами подвергаются действию излучения и усложняют тем самым анализ результатов. Удобнее также бывает определить количество образовавшегося продукта, чем пытаться измерить незначительную убыль подвергшегося действию излучения вещества. К наиболее чувствительным методам анализа следует отнести спектроскопию в видимой или ультрафиолетовой областях, применение меченых атомов, газовый анализ, масс-спектроскопию, а также газофазную и бумажную хроматографии. К физическим методам относятся дилатометрия и измерение вязкости, а к биологическим — определение активности ферментов. [c.53]

Действие радиоактивных излучений и рентгеновских лучей на ферменты, IV, Действие излучения эманации радия на растворы инвертазы. [c.364]

Многие ученые изучали в лабораторных условиях, так сказать в стекле , действие излучения на важные в биологическом отношении вещества, в том числе на белки, ферменты, углеводы, витамины и другие, и установили протекающие при этом радиационно-химические процессы. Другие ученые изучали действие излучения на простейшие организмы, живые клетки, части растений, животных и установили биологическое действие излучения. Результаты этих исследований можно суммировать вкратце следующим образом. [c.310]

И. В. Филиппович. Я провел аналогию, не выдвигая никаких концепций, так как это делать, как мне кажется, еще рано. Вопрос о действии излучения на синтез белков недостаточно изучен. Не исследована даже радио-чувствительность отдельных этапов этого процесса. Радиочувствительность процесса индукции ферментов — факт, достаточно хорошо установленный. В то же время наблюдаемое при индукции увеличение ферментативной активности блокируется и при действии некоторых антибиотиков. Эта аналогия, по-моему мнению, хотя бы на первых порах, может дать информацию о радиочувствительности отдельных звеньев процесса синтеза белка. [c.130]

Как уже отмечалось, при употреблении достаточно слабых растворов для получения высокого процентного химического изменения растворенного вещества достаточно применить средние дозы излучения. Так, разбавленные растворы ферментов можно почти полностью инактивировать при помощи доз в несколько тысяч рентген. Такие дозы не дали бы практически никакого эффекта при облучении концентрированного раствора или сухого препарата. Ферменты содержатся в клетках в низких концентрациях, и их разрушение должно приводить к заметным эффектам. Поэтому естественно допустить, что разрушение ферментов играет важную роль в биологическом действии излучений. Указанная аргументация была развита Дейлом (1940, 1942). [c.56]

Было показано, что тиоловые ферменты приблизительно в 10 раз чувствительнее к излучению, чем ферменты, не содержащие групп ЗН, и что глутатион, цистеин или другие соединения, содержащие группу ЗН, могут служить довольно эффективной защитой от действия излучения (если их добавлять перед облучением) или вызывать реактивацию ферментов (если их добавлять после облучения). Недавно Горди [11], использовав метод парамагнитного резонанса, показал, что облученный цистеин очень легко теряет электрон из атома 3 и что, несомненно, такая потеря электрона служит также первой стадией процесса инактивации ферментов, содержащих тиол . [c.213]

Прямое действие излучения на ферменты [c.60]

Рассмотрение феноменологии лучевого поражения ферментов позволяет заключить, что в результате прямого действия излучения возникают различные нарушения функциональных свойств фермента наблюдается экспоненциальная зависимость биологического эффекта от величины поглощенной дозы, т. е. с увеличением поглощенной дозы излучения доля макромолекул, сохранивших нативные свойства, убывает по закону где к — константа, [c.62]

Кислородный эффект. Наличие кислородного эффекта при прямом действии излучения доказано во многих работах. Для сухих препаратов ферментов и нуклеиновых кислот фактор кислородного эффекта равен 1,5—2,2, т. е. в присутствии кислорода макромолекулы в 1,5—2,2 раза эффективнее поражаются ионизирующим излучением. В водных растворах кислородный эффект либо очень мал, либо вообще отсутствует. Для ряда систем да- [c.110]

Эти свойства ферментов обусловлен весьма сложным механизмом их действия, многие стороны которого еще до конца не раскрыты. Представления о механизмах ферментативного катализа получили наиболее существенное развитие лишь в последние 10—20 лет. Еще в начале XX в. считали,- что биокатализаторы не принадлежат ни к одному из известных классов органических соединений. Более того, многие ученые полагали, что существует определенная связь между высокой эффективностью биокатализа и открытым в то время явлением радиоактивного излучения [8]. Лишь в 1926 г. Самнер установил, что ферменты представляют собой белки. [c.7]

АКТИВАЦИЯ МОЛЕКУЛ (в химической кинетике) — приобретение молекулами средней энергии, превышающей среднюю энергию молекул, находящихся в неактивном состоянии, с тем, чтобы молекулы могли преодолеть потенциальный барьер, обусловленный взаимным отталкиванием несвязанных атомов и мешающий им вступать в реакцию. А. м. происходит при нагревании, влиянии катализатора, при увеличении концентрации, электрического разряда, потенциала электрода (в электрохимических реакциях), интенсивности света (в фотохимических процессах), мощности излучения (в радиационно-химических реакциях), действии ферментов в биохимии и т. д. А. м.—одно нз важнейших понятий химической кинетики, т. к, она существенно влияет [c.13]

Основные рентгеноструктурные данные о строении активного центра лизоцима и его комплексов с субстратными аналогами и сделанные из них выводы о механизме ферментативной реакции были получены с использованием одной тетрагональной формы кристаллического фермента при низких или комнатных температурах [49] (чтобы уменьшить разрушающее действие рентгеновского излучения на белок [30]). В связи с этим возникает серьезный вопрос, насколько можно распространить эти выводы на другие условия, например, на поведение лизоцима при физиологических или обычных экспериментальных условиях (как правило, 25° или 37°С), так как выше 25° С классическая тетрагональная форма кристаллического лизоцима превращается в орторомбическую [47—53]. [c.159]

Если две различные молекулы расположены достаточно близко, они могут влиять на флуоресценцию друг друга. Одна из них, например, может поглощать излучение флуоресценции другой, свидетельствуя о довольно эффективной миграции энергии от одной молекулы к другой при облучении молекулярного комплекса. Такое взаимодействие может происходить между ароматическими аминокислотами, в ферментах и флуоресцирующих коферментах. Следовательно, можно определять и расстояние между этими молекулами. Кроме того, излучаемый отдельными молекулами данного вещества поток энергии определенным образом ориентирован по отношению к излучающей молекуле. Поэтому флуоресценция твердых тел сильно поляризована. В жидких невязких растворителях поляризация флуоресценции небольших молекул обычно мала, так как вследствие броуновского движения молекулы быстро меняют свое положение. Однако у больших молекул, таких, как белки, даже в жидких растворителях наблюдается менее интенсивное броуновское движение за время жизни возбужденного состояния они мало меняют свое положение, и поэтому их флуоресценция сильно поляризована. У флуоресцирующих групп, находящихся внутри белковой молекулы или соединенных с белком в виде комплексов фермент — кофермент или фермент — субстрат, также обнаруживается поляризация флуоресценции. Степень поляризации флуоресценции таких комплексов и влияние на нее различных факторов дают информацию о механизме действия фермента. Все это представляет ценность для анализа не только собственно ферментов, но и вообще всех белков. [c.178]

Встречающиеся в природе высокополимеры можно разделить на два класса полимеры, изменения которых под действием излучения высокой энергии представляют только технический или академический интерес, и полимеры, радиационные изменения которых имеют первостепенное значение в области биологии и в отношении благополучия всего живого, в особенности человека. В первом классе находятся в основном полисахариды целлюлоза и ее производные, крахмал, декстран, пектины и т. п. полимеры. К этому классу можно отнести также некоторые белки, например коллаген и кератин, которые и.меют только структурные функции, а также уже рассмотренные (гл. VIII) натуральный каучук и гуттаперчу. Ко второму классу относятся нуклеиновые кислоты, или, более правильно, неуклеопро-теиды, котО рые образуют генетическое вещество клеточного ядра, а также белки, имеющие метаболическую функцию, например гемоглобин, миоглобин и ферменты. Небольшие дозы излучения, например 500—1000 р, почти не влияющие на большинство полимеров, оказывают очень сильное воздействие на природные полимеры второго класса, приводя к серьезным для организма и даже смертельным последствиям. В настоящее время детальные данные о характере воздействия излучения высокой энергии па протеины почти полностью отсутствуют, несмотря на накопление значительного количества фактического материала, касающегося суммарного действия излучения. [c.204]

Эти данные подтверждают теорию мишени в области действия излучения на биологические объекты. В соответствии с этой теорией отдельного понадания ионизирующей частицы достаточно для инактивации многих биологических важных комплексов, особенно ферментов и вирусов. Ниже мы вернемся к этой теории. [c.224]

Наши знания в области действия излучения на углеводы, белки и нуклеиновые кислоты еще не достаточны для объяснения наиболее поразительного вопроса, так сказать, основной загадки радиобиологии, а именно, каким образом очень малые дозы вызывают столь сильное действие. Мы не можем полностью объяснить летальный эффект дозы 1000 р на основании инактивации некоторых ферментов, жизненно важных для организмов, так как многие исследования ферментативной активности и в тканевых гомогенатах и in vivo показали, что дозы такого порядка или оказывают очень слабое, или вовсе не оказывают никакого действия. Таким образом, положение Скотта (стр. 230), по-видимому, справедливо для ферментативных систем п vivo. Для понимания действия излучения большое значение имеет открытие Дейла, который нашел, что чистые препараты ферментов могут обладать высокой радиочувствительностью но в живых системах эти условия обычно не реализуются. Батлер [154] предположил, что крайняя радиочувствительность живых клеток может быть объяснена тем, что митохондрии и микросомы цитоплазмы могут инактивироваться небольшим числом ионизаций. В этом случае клетки не только были бы лишены некоторых энзиматических систем, например способности к окислительному фосфорилированию, но были бы также лишены возможности синтезировать новые ферменты. Очевидно, что необратимые повреждения могут быть вызваны в таких случаях очень малыми дозами. Батлер рассчитал, что [c.261]

И МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ 199], облучение борной кислоты и других электролитов [104], облучение а- и рентгеновскими лучами водного раствора фермента кар-боксинептйдазы 11051 и облучение растворов бора излучениями от атомного реактора [106]. Особенно подробно исследовано поведение растворов сернокислого закисного железа при действии излучений [107], поскольку эта система обычно используется в качестве эталона для химической дозиметрии ионизирующих излучений. [c.64]

Первоначальные попытки объяснить действие ферментов основывались на допущении, что фермент действует на субстрат просто своим присутствием. Например, Барендрехт [4] в 1904 г. высказал предположение, что молекулы субстрата поглощают испускаемое ферментом излучение, вследствие чего активируются и приобретают способность реагировать. Большинство исследователей считают, что для проявления каталитической активности необходимо образование комплекса фермента с субстратом. Исторически представление о соединении фермента и субстрата развилось в связи с попытками объяснить высокую стереохимическую специфичность ферментов по отношению к соответствующим субстратам. Исходя из специфичности ферментов, Фишер [13] предложил в 1894 г. в качестве модели стерических взаимоотношений фермента с субстратом модель ключа и замка однако кинетические предпосылки такой модели впервые отметил лишь в 1902 г. Браун [7]. В соответствии с законом действия масс скорость химической реакции пропорциональна действующим массам реагирующих веществ, причем действующая масса каждого вещества измеряется концентрацией его [c.38]

Очень стойка к действию излучения большая часть ферментов (для их инактивации нужны дозы более 500 ООО р) только ферменты, содержащие сульфгидрильную группу, очень чувствительны к излучению (правда, только в отсутствие каких бы то ни было посторонних веществ) [1 ]. Не остаются нейтральными к очень большим дозам поглощенной энергии жиры они выделяют ненасыщенные жирные кислоты, обладающие высокой токсичностью [3], дают перекисные соединения, полимеризуются. Более или менее стойки к действию радиации витамины. Наиболее радиорези-стентны нервные ткани. [c.310]

Следовательно, характерными особенностями действия излучения на липоксидазную систему in vivo является не только увеличение активности фермента при сравнительно [c.88]

Изложешше здесь соображения о механизме кислородного эффекта и о его связи с прямым действием излучения на нук-леопротеидные структуры встречают, однако, и ряд затруднений. Остается, на,пример, неясной причина зависимости кислородного эффекта от удельной ионизации в случае прямого действия радиации на сухие ферменты [14] — явление, которое, как мы видели, хорошо интерпретируется для растворов с позиций теории активных радикалов [8]. Можно предположить, что благодаря большой концентрации ионов в треке все изменения в макромолекулах носят необратимый характер, поэтому присутствие кислорода нчего не добавляет к происшедшим изменениям. Все это, однако, требует теоретического и экспериментального доказательства. [c.134]

С открытием мутагенного действия излучений многие радиобиологи перешли, к изучению единичной реакции дискретных биологических структур (генов, хромосом) на радиационное воздействие. В это же время значительно совершенствуются методы дозиметрии излучений, вводится и онизационая единица дозы — рентген. Появляется возможность количественного анализа биологического действия излучений, основанного на выяснении зависимости между наблюдаемым биологическим эффектом и дозой радиации, поглощенной изучаемой системой. Такие эксперименты проводились не только на ядерных наследственных структурах, но и на клонах клеток, вирусных частицах, препаратах ферментов. Результаты, полученные в точных количественных опытах, свидетельствовали о вероятностном характере проявления единичной реакции объекта в ответ на облучение в данной дозе радиации. Иначе говоря, при облучении однородных объектов (клетки одного клона, молекулы одного типа и т. д.) наблюдали, что при любой малой дозе радиации некоторое число объектов оказывается пораженным, а другие сохраняют исходные свойства при самой большой дозе радиации небольшая доля объектов все еще остается непораженной. Кривые доза — эффект в этих случаях имели экспоненциальный характер и надежно экстраполировались к нулевой точке. Обнаруженный эффект нельзя было объяснить ес-. тественной вариабельностью речь шла о генетически однородных клетках и вирусных частицах или молекулах одного типа. Его трактовка потребовала привлечения фундаментальных физических концепций, прежде всего представлений о вероятностном характере поглощения энергии излучений, о дискретной природе частиц, составляющих ионизирующие излучения, о физически микро-гетерогенной организации биологических структур. [c.9]

После облучения дезоксирибонуклеазы-1 обнаружено/ снижение числа триптофановых остатков ца молекулу феррита. Известно, что эта аминокислота входит в состав активного центра. Бели в норме на молекулу фермента приходится о1 ло 5 остатков триптофана, то поме облучения в дозе / з7 остается 3 /5статка аминокислоты. При этом присходит резкое снижение каталитической активности фермента. Интересн< , что специфический ингибитор —/бромсукцинимид — также взаимодей ствует с триптофаном и отмечается известный параллелизм в действии излучения и этого ингибитора (рис. IV-10). [c.114]

Исходя из результатов модельных экспериментов можно ожидать, что под действием излучения произойдет нарушение первичной структуры белков (селективное разрушение отдельных аминокислот), изменится их вторичная структура, нарушится конформация и, возможно, структура активного центра ферментов. В нуклеиновых кислотах возникнут одно- и двухнитевые разрывы полинуклеотидных цепей, разрушатся некоторые азотистые основания, возникнут межмолекулярные сшив ки (ДНК—ДНК, ДНК—белск). Могут оказаться пораженными молекулы иРНК, тРНК и рибосомы. В липидах мембран будут инициироваться реакции свободнорадикального перекисного окисг ления, накапливаться токсические для клетки продукты окисления тканевых липидов. [c.129]

Различные структурные (Повреждения молекул клетки могут привести к разнообразным функциональным нарушениям, составляющим последнюю, биологическую, стадию действия излучения. Ферменты в этом случае утрачивают каталитические свойства, субстратную специфичность, чувствительность к соответствующим активаторам и ингибиторам или аллостерические свойства. Различные типы инактивации имеют неодинаковые последствия для клеточного гомеостаза одни ферменты оказываются исключенными из цепи метаболических реакций, другие нарабатывают токсические продукты, третьи Дерестают регулироваться соответствующими эффекторами [c.129]

Наше понимание эффектов излучения на молекулярном уровне отражает прежде всего наши знания о молекулярной биологии в целом. Так, первые радиационные биохимики изучали действие ионизирующих излучений в основном на белки и особенно на ферменты в 1960—1970 гг. повьюилось внимание к изучению действия излучения на нуклеиновые кислоты, особенно на дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Радиационная биология и фотобиология (эффекты УФ-излучения) открыли одно из самых волнующих явлений в области молекулярной биологии — процесс репарации молекулярных повреждений. [c.29]

В качестве примера действия излучения на ферменты можно рассмотреть инактивацию дезоксирибонуклеазы (ДНКазы) — фермента, который расщепляет ДНК. На рис. 2.1 приведено действие облучения в разных дозах на активность молекул ДНКазы ин витро при трех различных концентрациях в растворе. Сразу же можно заметить, что с увеличением дозы облучения увеличивается процент инактивированных молекул. Кроме того, радиочувствительность, т. е. реакция на единицу дозы облучения, меняется в зависимости от концентрации фермента в растворе в растворах с низкой концентрацией инактивируется намного больше молекул, чем в растворах с высокими концентрациями. Вероятно, по мере уменьшения концентрации фермента в растворе и увеличения числа молекул воды относительно числа молекул фермента излучение более интенсивно инактивирует молекулы фермента. Это — хорошая иллюстрация косвенного действия излучения (см. гл. 1). При очень больших концентрациях фермента основной радиационный эффект обусловлен прямым действием излучения на фермент. Напротив, при низких концентрациях повреждения фермента вызываются главным образом диффузией реакционноспособных свободных радикалов воды. Для значительной инактивации каталитических свойств фермента ин витро требуется облучение в дозах, превышающих десятки грей. Кроме облучения ферментов ин витро, можно также облучать клетки, а затем выделять необходимые ферменты и проверять их каталическую активность. И опять для получения заметного эффекта ин виво требуется облучение в дозах, превышающих несколько десятков грей. Эти дозы на порядок выше, чем те, которые необходимы для выраженного повреждения клеток. Например, облучение в дозе 1,5 Гр вызовет гибель 2/3 популяции клеток млекопитающих, облученных как ин виво, так и ин витро (см. гл. 3 и 4). Можно предположить, что развитие техники в будущем позволит уловить и изменения е ферментах при облучении в низких дозах — 1—2 Гр. [c.30]

Помимо расхождения в дозах, необходимых для повреждения ферментов и для повреждения клеток, часто возникают трудности, связанные с интерпретацией радиационного изменения ферментов. Например, при действии излучения ин виво никогда нельзя быть уверенным, поврежден ли сам фермент, или изменение его активности — результат радиецион-ного поражения других компонентов клетки, скажем мембран. Предположение, что изменения ферментов ин виво могут быть вторичными по отношению к другим радиационным повреждениям, подтверждается тем фактом, что обычно для получения заметных изменений в функциях фермента ин витро необходимо облучение в больших дозах, чем при облучении ин виво. [c.31]

Дальнейшие этапы развития лучевого поражения связаны с непрямым действием ионизирующих излучений. Повреждения, возникшие первоначально, могут усиливаться (развиваться) 1) вследствие возникновения под действием излучений радиотоксинов (липидных пероксидов, хинонов и др.), приводящих к автоокислению липидов мембран, окислению 8Н-групп мембранных белков, нарушению функционирования систем транспорта в мембранных образованиях клеток (Б. Н. Тарусов, 1954 А. М. Кузин, 1970) 2) при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков 3) из-за повреждения ферментов, обеспечивающих синтез биологически важных соединений и т. д. [c.436]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология