Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР-спектроскопии в биологии и медицине.

Читайте также:
  1. А) применение анальгетиков
  2. Алканы. Строение, свойства, получение и применение
  3. Билет 12. Взаимодействие биологического и социального в природе человека. Анализ социобиологии.
  4. Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека.
  5. В таком случае действует завещательное распоряжение о подназначении другого наследника, которое делает невозможным применение правил о наследственной трансмиссии.
  6. В1. Обобщение и применение знаний о клеточно-организменном уровне организации жизни
  7. В1. Обобщение и применение знаний о клеточно-организменном уровне организации жизни
  8. В2. Обобщение и применение знаний о много­образии организмов и человеке
  9. Взгляд на теорию Мальтуса с точки зрения математики и биологии.
  10. Виды огнетушителей и их применение.

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ.

РОЛЬ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПАТОЛОГИИ.

Свободные радикалы являются частицами, имеющими неспаренные электроны. Они могут быть положительно заряженными, отрицательно заряженными и нейтральными, и все три типа радикалов играют важную роль.

Радикалы имеют различную реакционную способность, зависящую, как и в случае других химических частиц, от температуры и концентрации окружающих молекул. Некоторые свободные радикалы удивительно стабильны. Примерами могут служить нитроксиды, которые используют в опытах со спиновыми метками и получают путем присоединения радикалов к нитронам.

Существует четыре типа процессов, в которых получаются свободные радикалы:

1) мономолекулярный гомолиз молекул, в которых имеются необычно слабые связи (так называемых инициаторов);

2) радиолиз;

3) фотолиз;

4) одноэлектронный перенос с ионов переходных металлов на органические соединения.

Кроме того, необходимо учитывать действие веществ, загрязняющих среду, таких, как озон, NO2, синглетный кислород. Эти вещества могут вести себя как инициаторы. Кроме того имеются ферментативные процессы, в которых могут образовываться свободные радикалы.

Обнаружение свободных радикалов возможно с помощью метода ЭПР и ЯМР.

С помощью ЭПР-спектроскопии в сочетании с другими методами исследования было установлено, что свободные радикалы и другие парамагнитные частицы (преимущественно металлокомплексы) принимают участие в важнейших процессах жизнедеятельности клетки. Кроме того, активные свободнорадикальные частицы могут возникать в окружающей живые организмы среде, например, при действии света или проникающей радиации. Эти радикалы оказывают различного рода нежелательное действие на организмы, что может приводить к патологическим изменениям или к гибели организмов. Например, получающийся в ферментативных реакциях гидроксильный радикал (OH) может в некоторых условиях вызывать патологические процессы.

 

 

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР-спектроскопии в биологии и медицине.

Основу магниторезонансных методов составляет поглощение энергии электромагнитных волн микроволнового и радиочастотного диапазонов в присутствии внешнего постоянного магнитного поля. Первые эксперименты на конденсированных образцах были ыполнены в СССР Завойским Е.К. в 1944 году. Дальнейшее быстрое развитие эти методы получили благодаря успехам, достигнутым в микроволновой технике (Блох и Парселл).

При помещении атома в магнитное поле каждый его энергетический уровень расщепляется на (2I + 1) подуровней. Расщепление энергетических уровней приводит и к расщеплению спектральных линий атомов, помещенных в магнитное поле. Это явление называют эффектом Зеемана.

У атома, помещенного в магнитное поле, спонтанные переходы между подуровнями одного и того же уровня маловероятны. Но такие переходы могут осуществляться индуцированно под влиянием внешнего электромагнитного поля. Необходимым условием является совпадение частоты электромагнитного поля с частотой фотона, соответствующего разности энергий между расщепленными подуровнями. При этом наблюдается поглощение энергии электромагнитного поля, которое называют магнитным резонансом.

Ядра, как и электроны, характеризуются собственным моментом количества движения (спином), который квантуется (то есть принимает не все, а лишь определенные значения), а также обладают и магнитным моментом.

В зависимости от типа частиц-носителей магнитного момента - различают электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

ЭПР наблюдается в веществах, содержащих парамагнитные частицы: молекулы, атомы, ионы, радикалы, обладающие магнитным моментом, обусловленным электронами.

Поглощение (или резонанс) происходит, когда величина DE = hn, энергия поставляемая осциллирующим полем, становится равной величине hn = gmБBрез, т.е. hn = gmБ Bрез

где g - множитель Ланде (g -фактор), для заданного уровня энергииатома он зависит от квантовых чисел L, j, S;

m Б = - магнетон Бора;

B - вектор магнитной индукции.

Магнитный резонанс наблюдается, если на частицу одновременно действует постоянное магнитное поле индукции Bрез. и электромагнитное поле с частотой n.

Из условия (1) видно, что обнаружить резонансное поглощение можно двумя путями: или при неизменной частоте плавно изменять магнитную индукцию, или при неизменной магнитной индукции плавно изменять частоту. Технически более удобным оказывается первый вариант.

Форма и интенсивность спектральных линий, наблюдаемых в ЭПР, определяются взаимодействием магнитных моментов электронов, в частности спиновых, друг с другом, с решеткой твердого тела и т.п.

Современная методика измерения ЭПР основывается на определении изменения какого-либо параметра колебательной системы, происходящего при поглощении электромагнитной энергии.

Прибор, используемый для этой цели, называют спектрометром ЭПР. Он состоит из:

1 - электромагнит, создающий сильное однородное магнитное поле, индукция которого может плавно изменяться;

2 - генератор СВЧ-излучения электромагнитного поля;

3 - специальная "поглощающая ячейка", которая концентрирует падающее СВЧ-излучение на образце и позволяет обнаружить поглощение энергии образцом (объемный резонатор);

4 - электронная схема, обеспечивающая наблюдение или запись ЭПР;

5 - образец;

6 - осциллограф.

Практически на ЭПР-спектрометрах регистрируют не кривую поглощения энергии (Eпогл (B)), а ее производную (то есть .

При помощи ЭПР можно изучать лишь объекты, обладающие неспаренными электронами; таковыми являются свободные радикалы и соединения, включающие ионы переходных металлов.

В зависимости от изучаемого объекта можно выделить три основных типа исследований:

- анализ свободных радикалов, в норме присутствующих в живом организме;

- исследования металлопротеидов (белков, содержащих ионы металлов, главным образом железа, меди и реже - марганца);

- исследования парамагнитных меток, искусственно вводимых в изучаемую систему, с тем чтобы установить механизм реакции или место связывания определенного соединения (например, выявить природу активного центра).

Метод спиновых меток - соединений, которые обычно представляют собой различные нитроксильные радикалы, является своего рода способом зондирования крупных молекул.

 




Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 149 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== 1 ==> | 2 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав