Хемилюминесценция Юрий Андреевич Владимиров yuvlad@fbm.msu.ru. - презентация

1 Хемилюминесценция Юрий Андреевич Владимиров

2 План лекции 1.Что такое хемилюминесценция (ХЛ)? 2.Виды хемилюминесценции в живых системах. 3.Что дает изучение хемилюминесценции? 4.Биолюминесценция (БЛ). 5.Митогенетические лучи (МЛ). 6.Собственная хемилюминесценция (СХЛ) (Сверхслабое свечение) клеток и тканей. 7.Активированная хемилюминесценция (АХЛ). 8.Молекулярный механизм хемилюминесценции. 9.Применение ХЛ в биологии и медицине.

3 Что такое хемилюминесценция (ХЛ)? Хемилюминесценция (ХЛ) это свечение, сопровождающее химическую реакцию. A + B P*Образование продукта в электроном возбужденном состоянии (хемилюминесцентная реакция). P* P + фотонИспускание кванта света (люминесценция). Процесс хемилюминесценции включает в себя две стадии:

4 Виды хемилюминесценции в живых системах 1.Биолюминесценция (БЛ). 2.Митогенетические лучи (МЛ). 3.Сверхслабое свечение (Собственная хемилюминесценция - СХЛ) клеток и тканей. 4.Активированная хемилюминесценция (АХЛ). 5.Индуцированная ХЛ Фотохемилюминесценция (ФХЛ) Радиолюминесценция. Электролюминесценция. Триболюминесценция. Термолюминесценция.

5 Что дает изучение ХЛ для медицины? 1.Изучение механизма реакций, сопровождающихся свечением (ХЛ-реакции). Изучение первичных стадий фотобиологических процессов. Изучение цепного окисления липидов. Изучение «активных форм кислорода». Изучение механизма действия антиоксидантов. 2.Применение ХЛ в лабораторной клинической диагностике. Оценка уровня свободных радикалов. Определение активности фагоцитов. Определение окисляемости липопротеинов. Определение антиоксидантов.

6 Биолюминесценция Aequorea victoria GFP Tortugas Hydroid Abraliopsis

7 Биолюминесценция (БЛ) Биолюминесценция – это видимое глазом (т.е. весьма интенсивное) свечение некоторых организмов, связанное со специфическими ферментативными реакциями. Специфический фермент называется люциферином, а его субсбтрат – люциферазой.

8 Происхождение биолюминесценции Большинство люциферинов представляет собой слегка измененные или совсем не измененные коферменты, участвующие в окислительно- восстановительном метаболизме. Отчего бы это? Лучше светиться, чем окисляться.

9 Фотопротеин (Например, акворин) Sometimes the luciferin and luciferase (as well as a co-factor such as oxygen) are bound together in a single unit called a "photoprotein." This molecule can be triggered to produce light when a particular type of ion is added to the system (frequently calcium).

10 Митогенетические лучи (МЛ). Проросток лука Опыт А. Г. Гурвича Индуктор Митотический индекс в зоне роста увеличился на 25-30% Детектор Оптыт 2 Стекло – индукция исчезла Оптыт 3 Кварц – индукция сохранилась

11 История изучения слабого свечения тканей и клеток животных и человека ГодАвторОбъектМетод регистрации 1924А. Г. ГурвичКлетки растений и животных Митотический индекс или число почек 1934Г.М. Франк, С. Родионов Химические реакции, дрожжи Счетчик фотонов 1938Р. Одюбер (R. Aubert) Химические реакции Счетчик фотонов 1952А. Стрелер (A. Strehler) Послесвечение листьев растений ФЭУ, охлаждаемый жидким азотом 1954Л. Коли и сотр. (L. Colli et. al.) Проростки растений ФЭУ, охлаждаемый твердой углекислотой 1959Ю.А. Владимиров, Ф. Ф. Литвин Дрожжи, мышцаФЭУ, охлаждаемый жидким азотом

12 Установка для измерения «сверхслабых свечений» Кювета Жидкий азот Сосуд Дьюара Счетчик импульсов Амплитудный дискриминатор Услитель импульсов Ю.А. Владимиров, Ф.Ф. Литвин 1959 Предусилитель ФЭУ Светозащитный кожух

13 Свечение окисленной олеиновой кислоты Эти опыты были проведены Ю.А. Владимировым и Ф.Ф. Литвиным в 1959 году, но ПУБЛИКУЮТСЯ ВПЕРВЫЕ! Установка для измерения сверхслабых свечений Линза Паяльник Латунная трубка с прорезью Пробирка с раствором олеиновой кислоты Олеиновая кислота светилась. Облученная кислота светилась еще сильнее.

14 Mouse Измерение свечения целого органа Pre-amplifier Light-tight box Liquid nitrogen PM Dewar vessel Б.Н. Тарусов, А.И. Журавлев, А.И. Поливода Dewar vessel

15 Химические реакции, ответственные за сверхслабое свечение животных тканей Реакции активных форм кислорода HOOHПероксид водорода ·OO¯ Супероксид-радикал ·OHРадикал гидроксила 1 O 2 Синглетный кислород Активные формы кислорода (АФК) Свободнорадикальное (= цепное, = перекисное) окисление липидов (= липопероксидация, = ПОЛ, = ЛПО). LOOHГидропероксид LOO· Диоксил-радикал LO· Алкоксил радикал Активные формы липидов Реакции активных фором азота. ·NOНитроксид ONOO¯ Пероксинитрит АФ азота