Ферменты инактивация при облучении

Предполагаемая причина инактивации облученного фермента [c.115]

Учитывать надо также обилие ферментов и то, что многие из них образуются постоянно, поэтому потеря даже значительной доли ферментов после облучения может не отразиться на жизнедеятельности клеток. Вместе с тем вполне вероятно, что некоторые ферменты содержатся в очень малых количествах, являясь уникальными для клетки, так что их инактивация будет вызывать значительное повреждение клетки. Однако такие ферменты пока не обнаружены. На сегодняшний день можно сказать, что для повреждения известных ферментов ин витро или ин виво обычно требуется облучение в гораздо более высоких дозах, чем для индукции серьезных изменений в клетках, приводящих к их гибели. Это, вероятно, объясняется малой чувствительностью современных биохимических методов изучения ферментов или тем фактом, что в клетке есть более чувствительные к облучению мишени, чем ферменты. [c.31]

Частота и характер перемещений IS- и Тп-элементов варьируют в весьма широких пределах и зависят прежде всего от св-в самих элементов. Напр., ТпЗ плазмиды перемещаются чаще в др. плазмиды, чем в хромосому. На транспозиции влияют не только генетич., но и разл. внеш. факторы, напр. УФ облучение, По-видимому, яды, инактивация к-рьи обусловлена генами транспозонов, могут индуцировать синтез ферментов, необходимых для транспозиции этих транспозонов. [c.79]

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]

Инактивация фермента даже высокой степени очистки, если он находится в разбавленном растворе, далеко не всегда характеризуется кинетикой нулевого порядка [как уравнение (26)]. Это объясняется тем, что радикалы могут реагировать не только с активным ферментом, но и с инактивированным ферментом. Таким образом, по мере облучения сам фермент все более и более выполняет роль защитного вещества. При этих условиях величинами 4 (и кв) в уравнениях (28) —(32) на стр. 234 можно пренебречь ввиду их незначительности роль же з, наоборот, должна возрастать. [c.237]

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]

Для полной инактивации ферментов необходимы дозы излучений порядка 3,0. .. 20,0 Мрад, а чтобы полностью убить взвесь микробов в водной среде, необходимы дозы около 1,5 Мрад. Устойчивость различных организмов к облучению неодинакова. Например, смертельные дозы [c.471]

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]

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]

Рис, 7. Теоретические кривые зависимости инактивации ферментов от дозы облучения, рассчитанные для разных ионных выходов (0) [м]. [c.505]

Природа отмеченных изменений исследована в экспериментах с изолированными плазматическими мембранами. Оказалось, что наиболее чувствительным к УФ-облучению компонентом является АТФаза, связанная с трансмембранным ионным транспортом, причем ее фотоинактивация происходит в результате прямого поглощения квантов УФ-света. В пользу этого свидетельствует тот факт, что чувствительность АТФазы к УФ была одинаковой при облучении как мембран, так и раствора очищенного фермента. Па основании снятого спектра действия УФ-инактивации мембранной АТФазы предполагают, что ее хромофором является триптофан. [c.453]

Иными словами, при УФ-облучении обычная инактивация ферментов протекает на фоне структурной кооперативной перестройки мембраны, что может приводить к [c.268]

Действительно, фоточувствительность мембранной ацетилхолинэстеразы меняется в ходе облучения, на что указывает отклонение кинетики инактивации от кинетики реакции первого порядка, проявляющееся в искажении линейной зависимости логарифма остаточной активности от дозы. Одновременно меняются и каталитические параметры остаточного фермента. [c.269]

В расшифровке понятия биологические функции макромолекул существует известная неопределенность, связанная с тем, что в настоящее время мы не в состоянии указать весь круг функциональных признаков, определяющих уникальную роль данного типа молекул в жизнедеятельности клеток и организмов. Еще труднее охарактеризовать эти признаки количественно. Однако для некоторых биомолекул уже сейчас можно указать ряд свойств, определяющих их значение в процессах обмена веществ, в хранении и передаче наследственных свойств, в возникновении естественной изменчивости. Анализируя влияние облучения на ферменты, мы прежде всего должны оценить их каталитическую активность, субстратную специфичность, чувствительность, к соответствующим активаторам и ингибиторам, возможность их алло-стерического регулирования. Если по любому из этих функциональных признаков отмечается эффективность облучения, то мы будем называть такое событие инактивацией фермента ионизирующей радиации. Соответствующими биохимическими методами можно оценить степень инактивации количественно. [c.58]

В последние годы Л. X. Эйдус и его сотр. обнаружили пострадиационное действие кислорода на ферменты, которое было названо кислородным последействием. Один из экспериментов, в которых был обнаружен этот эффект, состоял в следующем. Ампулы с сухим пепсином облучали в анаэробных условиях в дозах, в 1,5 раза превышающих дозу Дзт, затем облученный фермент переносили (без доступа Ог) в герметическую камеру, наполненную аргоном, где и проверяли активность фермента. Было показано, что при облучении ферментативная активность не теряется и в анаэробных условиях может сохраняться длительное время. В отсутствие воды кислород также не оказывал инактивирующего действия, и лишь при увлажнении препарата происходила его инактивация под действием кислорода, степень которой увеличивалась с ростом поглощенной дозы. [c.90]

Рис. 1-—23. Зависимость фактора уменьшения дозы ФУД от концентрации добавленного цистамина при лучевой инактивации рибонуклеазы. ФУД= = Вз7 в условиях зашиты/Озт при облучении чистого фермента (по Юнгу, 1966)

Так 1как деградация РНК под действием рибонуклеазы осуществляется в два этапа (вначале расщепляется фосфодиэфирная связь в РНК и образуется ци <лический диэфир, а на второй стадии пиримидин-2 , З -циклическая фосфатная связь гидролизуется донуклеотид-З-фосфата), то, используя РНК в качестве субстрата, можно исследовать общую реакцию, а с помощью цитидин-2 , 3 -циклофосфата — только вторую реакцию. Одинаковую инактивацию облученной РНКазы наблюдали при использовании обоих субстратов (рис. П1-1), т. е. в равной мере поражаются обе функциональные единицы фермента. [c.60]

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]

В табл. 18, по данным Гузмана Баррона [53], приведены значения 6 при инактивации рентгеновскими лучами некоторых ферментов, указывающие на щнрокпе пределы их чувствительности к облучению. [c.240]

Степень инактивации в некоторых случаях не является независимой от концентрации субстрата [уравнение (26 а)] даже при допущении, что инактивированные молекулы служат самозащитой для субстрата. Дейл, Грей и Мередит [44] нашли, что Язт/Зо [см. уравнение (47)] при инактивации карбоксипептидазы рентгеновскими лучами остается постоянным в широком пределе значений 5п от 0,12 до 0,0001 г/г раствора при дальнейшем падении концентрации фермента ниже 1 10 г азт/ о заметно возрастает, Данные Дейла с сотрудниками [44] представлены на рис. 45. Величина Р.гт/Зд остается постоянной в широких пределах значений 5о, что является замечательным подтверждением теории косвенного действия. Отклонения при очень низких концентрациях, вероятно, могут быть приписаны рекомбинации радикалов растворителя [см. уравнение (32)]. Уменьшение числа радикалов в этом случае, по-видимому, увеличивает дозу облучения, необходимую для инактивации. [c.242]

Небелковые простетические группы, определяющие активность многи.ч ферментов, могут быть обратимо отделены от белкового компонента молекулы фермента. Дейл [86] нашел, что простетическая группа оксидазы -аминокислот—аллоксазин-адениндинуклеотид — инактивируется так же легко, как и белок, если их облучать отдельно. При смешивании обоих компонентов инактивация, ло-видимому, аддитивна. При облучении же растворов интактного фермента белок защищает простетическукэ [c.243]

В течение ряда последних лер мы проводили исследования по изучению роли свободных радикалов в процессах, моделирующих биологическое действие радиации. Изучали радиационный распад ДНК, инактивацию ферментов, реакцию свободных радикалов облученных белков, радиолитическое окисление ляпидов и действие фенольных соедийенщ ИЗ модельные реакции фенолог [22—26], [c.318]

О том, что устойчивость связана с ферментативными превращениями эфпрных масел, свидетельствуют результаты опытов по инактивации фермента с исчезновением фунгитоксических свойств, а также данные, полученные на луке, облученном чами в ра.зличных дозах. Сразу после облучения лука содержание эфпрных масел почти не изменяется, однако устойчивость его понижается. Она понижается сильнее с увеличенпм дозы облучения и может быть связана как с замедлением сиптеза эфирных масел в облученных луковицах при хранении, так и с понижением способности тканей образовывать летучие фракции в связи с ослаблением жизнедеятельности. [c.87]

Все проведенные эксперименты приводят к совершенно определенному заключению, что присутствие в системе кислорода повышает способность электронов, рентгеновских и у-лучей вызывать химические изменения. Диапазон явлений, в которых проявляется этот эффект, поразительно велик. Данные о выживании бактерий, инактивации ферментов in vitro, хромосомных аберрациях в гигантских клетках, деполимеризации синтетических полиэлектролитов и о многих других явлениях ясно указывают на наличие эффекта, обусловленного присутствием кислорода. При облучении вещества тяжелыми частицами этот эффект сильно ослабевает или отсутствует. [c.212]

Поэтому величину лучевого воздействия выразим не дозой облучения, а степенью инактивации фермента. Пусть в результате аэроб]Юго облучения миозин инактивируется под лучом на 50%. Как показывают эксперименты, половина оставшейся активности принадлежит молекуламподверженным тепловому радиационному последействию [4]. Таким образо.м, с учетом последействия совсем не затронутыми облучением при этой дозе оказываются лишь 25% молекул. [c.143]

При инактивации ферментов в растворе УФ-свет выступает в роли необратимого неконкурентного ингибитора в растворе представлены только активные, немодн-фицированные и полностью инактивированные молекулы фермента. Поэтому по мере УФ-облучения уменьшается только максимальная скорость ферментативной реакции, а константа Михаэлиса остается неизменной. В противоположность ферментам в растворе мембранная ацетил-холинэстераза инактивируется по типу смешанного ингибирования с одновременным изменением максимальной скорости реакции и константы Михаэлиса. [c.269]

Схема эксперимента по определению числа инактивированных молекул фермента при действии данной дозы состоит в том, чп ампулу с гомогенным препаратом (сухим или кристаллическим подвергают облучению, а затем сопоставляют активность опытнг го и контрольного образцов. Путем соответствующего пересчета можно перейти от доли инактивированных молекул (йли процента инактивации) к истинному числу молекул фермента, инактивированные данной дозой радиации. Используя соответствующие биохимические методы, можно дифференциально оценить изменение различных функциональных свойств облученного фермента — каталитической активности, субстратной специфичности, аллостери-ческого регулирования и т. д. [c.60]

Исследования, которые проводятся в последние годы, посвящены идентификации свободнорадикальных состояний, возникающих в облученных белках. Для этого используются ЭПР-сп ктро-скопия и другие специальные методы анализа. Установлено, чт после облучения сухих ферментов при температуре 77 К на спектрах ЭПР обнаруживается недискретный синглет. При нагревании образцов до комнатной температуры спектр ЭПР представляет собой уже спектр вторичных радикалов, состоящих из дублета (возможно, а-углеродных радикалов) и сложного спектра радикалов серы (рис. П1-15). Дальнейший анализ должен установить роль наблюдаемых вторич1ных радикалов в появлении конечных структурных повреждений и в эффекте инактивация фермента. Перспективным для этого может оказаться использование модифицирующих агентов, т. е. воздействий, способных изменить характер возникающих радикальных продуктов. Например, если эти агенты. параллельно изменяют и спектр ЭПР вторичных радикалов, и характер структурных изменений в ферменте, то можно предположить причинную связь между появлением вторичных радикалов и потере ферментативной активности облученными молекулами. [c.83]

При комнатной гемпературе в облученных молекулах всех еще содержится много нестабильных продуктов. При растворении фермента (.необходимом для определения его активности) нестабильные (Промежуточные продукты превращаются в стабильные пораженные структуры. Это может быть связано с реакцией белковых радикалов или лабильных х1имических связей с водой либо с увеличением подвижности в растворе отдельных полипептидных цепей. В опытах с рибонуклеазой было показано, что растворение облученной молекулы приводит к ее денатурации. Появление свободных амидных групп и фрагментов лосле раскручивания облученных белков указывает на существование замаскированных разрывов полипептидной цепи. В случае с лизоцимом при дозе 300 кГр не обнаружено изменения аминокислотного состава (/ зт инактивации — 266 кГр). Однако выявлены конформационные изменения. Вероятно, они и приводят к инактивации. [c.84]

Модифицирующее действие кислорода. В экспериментах с сухими препаратами ферментов было установлено, что их радио-чувствительность значительно возрастает, если облучение проводится в атмосфере кислорода, а не в вакууме. На рис. П1-19 представлены результаты эксперимента по сопоставлению эффективности инактивации сухой РНКазы -улучами в вакууме и в атмосфере кислорода. Значение дозы )з7 для инактивации рибонуклеазы в вакууме примерно вдвое выше, чем в атмосфере Оз. [c.89]

Температурное последействие. В облученных белковых молекулах возникают скрытые повреждения, переходящие в явные при дополнительном тепловом воздействии, нaпpимq), возникающие внутримолекулярные повреждения приводят к инактивации фермента после обработки облученного препарата теплом. Тепловое воздействие эффективно и после аэробного облучения. [c.91]

Перспективно использование модифицирующих агентов для выяснения причинно-следственной связи между различными типами поражения макромолекулы и характером изменения ее биологических свойств. Логика такого исследования состоит в следующем. Пусть модифицирующий агент видоизменяет характер инактивации макромолекулы, например в его присутствии облученный фермент сохраняет сродство к субстрату, хотя и утрачивает каталитическую активность, а без модифицирующего агента облучение инактивирует обе функции макромолекулы. В этом случае интересно сопоставить структурные повреждения, возникающие в присутствии модифицирующего агента и без него. Если в отсутствие модифицирующего агента наблюдаются какие-то дополнительные структурные повреждения, то можно предположить, что с ними связана потеря субстратной специфичности облученного фермента. Для проверки такого предположения необходимы строгие количественные исследования, например сопоставление радиационно-химического выхода данного типа структурного поражения и выхода инактивированных молекул, концентрационных зависимостей и т. д. Если это возможо, следует вызвать такие же повреждения иными, нерадиационными воздействиями и оценить, к каким последствиям для фермента это приведет. [c.94]

Материал этой главы посвящен рассмотрению биофизических подходов к анализу механизмов инактивации биомакромолекул ионизирующей радиацией. В общем ряду радиобиологических проблем этот вопрос имеет первостепенное значение лучевое поражение любой биологической системы, от вируса до многоклеточного организма, начинается с инактивации небольшого числа молекул, составляющих биологичеомий субстрат. В то же время облученные сухие гомогенные препараты ферментов или нуклеиновых кислот I— идеальная система для биофизического анализа. В живой клетке на первичные радиационные повреждения макромолекул накладываются эффекты, гораздо более сложные и пока еще не определенные расширение поражения за счет метаболических реакций, восстановление пораженной молекулы за счет функционирования репарирующих систем, эффекты, связанные с гетерогенностью облучаемой системы, присутствием воды и низкомолекулярных субстратов и т. д. Следовательно, изу- [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология