Физико-химические основы биолюминесцентного анализа - 34 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

67
Понятно, что ответ на эти два вопроса возможен после оп-
ределения влияния набора токсикантов на параметры биолю-
минесцентных реакций и определения основных механизмов
ингибирования биолюминесцентных реакций этими токсикан-
тами. Кроме того, знание физико-химических механизмов
влияния токсикантов разной структуры на моно- и бифермент-
ные биолюминесцентные реакции необходимо для выбора ус
-
ловий максимальной чувствительности в люциферазных
биотестах.
Обратимся к результатам некоторых исследований влияния
соединений на ферментативные биолюминесцентные тест-
системы. Прежде всего это биферментная система
NADH:FMN-оксидоредуктаза – люцифераза. Эта система со-
пряженных реакций является простейшей из ферментативных
биолюминесцентных систем, в которой присутствуют процес-
сы переноса энергии электрона и водорода. Проследим для
этой системы
влияние родственных соединений на ее спек-
тральные и кинетические характеристики и классифицируем
это влияние с точки зрения элементарных физико-химических
процессов.
2.2.1. Влияние молекул на процессы переноса энергии
в биолюминесцентной системе
Влияние на процессы миграции энергии возбуждения в
биолюминесцентной системе осуществляется на последней
стадии биолюминесцентного процесса – на стадии, когда
сформировались электронно-возбужденные состояния молеку-
лы эмиттера биолюминесценции. Это влияние можно условно
разделить на 2 вида: 1) акцептирование энергии с электронно-
возбужденных состояний биолюминесцентного эмиттера в ре-
зультате межмолекулярного резонансного переноса энергии; 2)
изменение заселенности
электронно-возбужденных состояний
эмиттера биолюминесценции без межмолекулярного резонанс-
68
ного переноса энергии. Примером последнего может являться
внешний эффект тяжелого атома.
Межмолекулярная миграция энергии
электронного возбуждения в биолюминесцентной сис-
теме
Миграция энергии возбуждения в биолюминесцентной
системе – явление, широко распространенное в природе. Для
многих видов светящихся бактерий характерно участие в про-
цессе
излучения света вторичных белков – эмиттеров, которые
акцептируют энергию возбуждения с флавин-люциферазного
комплекса, внося, таким образом, изменения в спектральные
характеристики
in vitro биолюминесценции. Наиболее извест-
ным примером вторичного эмиттера биолюминесценции явля-
ется люмазиновый белок, выделенный из бактерий
Photobacterium phosphoreum
и названный так потому, что со-
держит производное люмазина в качестве обратимо связанного
лиганда. В его присутствии наблюдается сдвиг максимума
спектра излучения люциферазной реакции приблизительно на
15 нм в коротковолновую область. Другой пример – «желтый»
сдвиг спектра биолюминесценции бактерий
Vibrio fischeri
штамма Y-1, вызванный присутствием т.н. желтого флуорес-
центного белка (YFP) с молекулой FMN в качестве флуорофо-
ра. Согласно последним данным и YFP, и люмазиновый белок
образуют комплекс с интермедиатами люциферазной реакции,
что значительно повышает эффективность переноса энергии
электронного возбуждения
Закономерности резонансной миграции энергии возбужде-
ния известны из исследований спектров люминесценции рас-
творов флуоресцентных
красителей при фотовозбуждении.
Условием эффективного переноса энергии между двумя моле-
кулами является перекрывание спектра флуоресценции моле-
кулы донора энергии со спектром поглощения молекулы
акцептора энергии. Уровень энергии возбужденного состояния

Страницы