Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды и их применение в биологии и медицине

Ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца действует на живые организма с момента зарождения жизни на Земле, оказывая благотворное или повреждающее действие. УФ-облучение кожи используется в физиотерапии, поскольку приводит к фотосинтезу витамина D и оказывает бактерицидное и стимулирующее действие. В больших дозах УФ-излучение вызывает покраснение кожи (эритему) и может вызвать ожоги и развитие раковых опухолей. В экспериментальных исследованиях УФ-облучение клеток и внутриклеточных структур применяют, чтобы вызвать мутации или окисление липидов мембран, избирательно разрушить определенные клеточные структуры.

Основной закон фотохимии и фотобиологии гласит, что действует только тот свет, который поглощается. В живых клетках, не содержащих хлорофилл, УФ-излучение поглощается в основном нуклеиновыми кислотами и белками, в меньшей степени коферментами, гормонами и пигментами. Поглощение света нуклеиновыми кислотами лежит в основе мутагенного и бактерицидного действия УФ-излучения. Вместе с тем слабо делящиеся клетки повреждаются УФ-излучением главным образом из-за денатурации белков и повреждения биологических мембран.

Инактивация ферментов под действием ультрафиолетового излучения не только очень важный, но и относительно простой фотобиологический процесс, гораздо более простой, чем фотосинтез или зрение. На его примере можно познакомиться с общими принципами и методами современной фотобиологии.

  1. Ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ) – это электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380-10нм, 7,9·1014 — 3·1016 Гц).

Ультрафиолетовое излучение является постоянно действующим фактором внешней среды, оказывающим мощное воздействие на многие физиологические процессы, протекающие в организме. Также оно сыграло важную роль в эволюционных процессах, протекавших на Земле. В ходе эволюции земные организмы приобрели способность использовать для своих нужд энергию различных частей солнечного спектра. Хорошо известна роль видимой части солнечного света – фотосинтез, зрение, инфракрасной – тепло. Оказалось, что используются и ультрафиолетовые компоненты солнечного диапазона и , в частности, при фотохимическом синтезе витамина Д, важнейшего регулятора обмена кальция и фосфора в организме.

УФ-излучение поглощается верхними слоями тканей растений, кожи человека или животных. При этом происходят химические изменения молекул биополимеров. Даже малые дозы оказывают благотворное влияние на человека, активизируя синтез витамина Д в организме, важнейшего регулятора обмена кальция и фосфора, а также вызывая загар; улучшает иммунобиологические свойства.  Большая доза УФ-облучения может вызвать повреждение глаз (фотоофтольмию), ожог кожи и раковые новообразования. Кроме того, чрезмерное УФ-облучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний.

УФ-излучение с длиной волны меньше 399нм деполимеризует нуклеиновые кислоты и разрушает протеины, нарушая жизненные процессы в организме. Поэтому в малых дозах такое излучение обладает бактерицидным действием, уничтожая микроорганизмы.

Таким образом, на микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений УФ-излучение оказывает губительное и мутагенное действие.  Обычно спектр летального и мутагенного действия УФ-излучения примерно совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, а в некоторых случаях спектр биологического действия очень близок к спектру поглощения белков.

Основная роль в действии УФ-излучения на клетки принадлежит, по-видимому, химическим изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (главным образом Тимин) при поглощении квантов УФ-излучения образуют димеры, препятствующие нормальному удвоению ДНК при подготовке клетки к делению. Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследственных свойств, т.е. происходят  мутации. А также определенное значение в действии УФ-излучения на клетки имеют повреждения мембраны и нарушение синтеза различных  компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых УФ-излучениями повреждений благодаря наличию у них систем репарации. Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых УФ-излучениями, возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

Самая чувствительная к действию ультрафиолетовых лучей функция клетки – деление. Облучение в дозе 10-19 Дж/м² вызывает остановку деления около 90% бактериальных клеток. Но рост и жизнедеятельность клеток при этом не прекращается. Со временем восстанавливается их деление. Чтобы вызвать гибель 90% клеток, подавление синтеза нуклеиновых кислот  и белков, образование мутаций, необходимо довести дозу облучения до 10-18 Дж/м². ультрафиолетовые лучи вызывают в нуклеиновых кислотах изменения, которые влияют на рост, деление, наследственность клеток, т.е. на основные проявления жизнедеятельности.

Значение механизма действия на нуклеиновую кислоту объясняется тем, что каждая молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) уникальна. ДНК – это наследственная память клетки. В ее структуре зашифрована информация о строении и свойствах всех клеточных белков. Если любой белок присутствует в живой клетке в виде десятков и сотен одинаковых молекул, то ДНК хранит информацию об устройстве клетки в целом, о характере и направлении процессов обмена веществ в ней. Поэтому нарушения в структуре ДНК могут оказаться непоправимыми или привести к серьезному нарушению жизнедеятельности.

 

  1. Фотохимические реакции.

Фотохимические реакции – это химические превращения, протекающие под действием света в видимой и ультрафиолетовой области спектра. После поглощения кванта света в молекуле могут происходить разнообразные процессы. Первичный фотохимический акт происходит под действием одного кванта света – фотона. Молекула, поглотившая в первичном процессе квант света, приобретает избыточную энергию, поэтому такую молекулу называют возбужденной. В отличие от теплового воздействия, когда возбуждаются колебательные движения молекулы и возрастает ее кинетическая энергия, при поглощении фотона энергия передается электронам. С электронно возбужденной молекулой могут происходить самые разнообразные процессы. Некоторые из них не связаны с химическими превращениями и называются фотофизическими процессами. Так, возбужденное состояние может за очень короткое время (порядка 10–9 с) вернуться в основное состояние, отдавая избыточную энергию в виде кванта света (как правило, с меньшей энергией). Этот процесс называется флуоресценцией.

Возбужденная светом молекула может также вступать в различные химические реакции. Свойства электронно возбужденного состояния могут сильно отличаться от свойств основного состояния молекулы. Так как у каждой молекулы существует лишь одно основное, но несколько возбужденных состояний, фотохимия данного соединения может быть существенно богаче его химии в основном состоянии. В результате появляется возможность осуществлять необычные химические превращения, не свойственные веществам в основном состоянии.

 

  • Первичные стадии фотохимических реакций.

Электронно-возбужденные молекулы, обладая избытком энергии, охотно вступают в химическое взаимодействие с другими молекулами (фотохимические реакции), при этом вероятность вступить в реакцию с синглетного и триплетного уровней различна по двум причинам. С одной стороны, энергия молекулы в синглетном состоянии выше. Но, с другой стороны, в синглетном состоянии молекула живет 10-8-10-19с, а в триплетном – 10-5-10-4с с (при комнатной температуре), то есть в тысячи раз дольше. Таким образом, в триплетном состоянии энергии меньше, но выше вероятность столкнуться с подходящей молекулой и вступить с ней в реакцию. В итоге в различных ситуациях преобладают реакции с участием либо синглетного, либо триплетного возбужденного состояния возбужденных молекул.

Так, например, ароматические аминокислоты белков тирозин и триптофан под действием ультрафиолетового облучения отдают электрон молекулам окружающей их воды, который некоторое время может существовать в окружении диполей молекул H2O:

,

где AH – молекула аминокислоты в основном состоянии, AH* – молекула в синглетном возбужденном состоянии, A˙H+– катион-радикал, e – сольватированный (захваченный средой) электрон. Эта реакция идет через синглетное возбужденное состояние аминокислоты. По другому механизму идут, например, реакции с участием фотосенсибилизаторов, к которым относятся, в частности, производные гематопорфирина, используемые при так называемой фотодинамической терапии  раковых заболеваний:

 

  • Фотохимические превращения ДНК и его компонентов.

Согласно общепринятому мнению,  ДНК основная мишень при летальном и мутагенном действии коротковолнового УФ-излучения.  Это в частности,  подтверждается совпадением максимума в   спектрах   действия  фотобиологических  эффектов (260-265 нм) с максимумом в спектре поглощения ДНК.

Основными хромофорами  ДНК  являются  азотистые основания нуклеотидов, причем квантовые выходы фотопревращений пиримидиновых компонентов  примерно на порядок выше,  чем пуриновых.  Поглощение азотистыми основаниями квантов УФ-света приводит  к образованию их электронно-возбужденных синглетных  и  триплетных состояний, которые возникают за счет π–π*-переходов. Электронно-возбужденные состояния пиримидиновых оснований могут вступать в ряд  фотохимических реакций,  из  которых,  биологически наиболее важны три реакции присоединения:  димеризация, гидратация и образование пиримидиновых аддуктов.

Помимо одноквантовых реакций снования ДНК могут вступать в фотохимические реакции и при поглощении двух квантов УФ-света. Такие двухквантовые реакции удается наблюдать либо в «жестких» средах (замороженные до стеклообразованного состояния органические растворители) при облучении уже низкоинтенсивным УФ-светом ртутных ламп, либо при импульсивном высокоинтенсивном УФ-излучении лазерных источников.  В последнем случае двухквантовое возбуждение оснований происходит и в жидких средах при комнатной температуре.

В «жесткой» среде вследствие ограниченности движения молекул во время их жизни в первом возбужденном триплетном состоянии (Т1) достигает теоритических величин (≈ 1÷10с),  что обусловливает высокую концентрацию молекул в Т1-состоянии. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность поглощения второго кванта света даже при низких интенсивностях УФ-излучения от обычных источников. В результате происходит заселение высшего триплетного уровня Тn (Т1­­» Тn = поглощение). Так, при облучении тимина (ТН) в кислых или щелочных стеклах при 225К происходит его двухквантовая ионизация с образование радикалаŤ по схеме:

Особенность такой двухквантовой реакции связана с тем, что молекула после поглощения кванта в низшем возбужденном Т1-состоянии переходит в одно их высоковозбужденных состояний, энергия которых превышает энергию ионизации молекулы. Это и обуславливает химические превращения молекул.

 

  • Реакция фотодимеризации.

Эта реакция впервые была обнаружена при УФ-облучении замороженных растворов тимина. Она состоит в соединении двух оснований по 5,6-двойной углеродной связи с образованием кольца циклобутанового типа:

Считают, что димеры пиримидиновых оснований (прежде всего тимина), образующиеся в одной цепи ДНК, составляют 70-80% от всех летальных повреждений, индуцируемых коротковолновым УФ-светом.  Характерной чертой реакции димеризации является ее фотообратимость. Пиримидиновые основания поглощают свет в области 200-300нм, а их димеры в области 200-285нм, примерно в том же диапазоне УФ-спектра. Поэтому при УФ-облучении оснований или ДНК для каждой длины волны возбуждающего света между димерами и основаниями устанавливается динамическое равновесие, которое определяется соотношением поперечных сечений димеризации оснований и мономеризации димеров. Так, в случае облучения тимина при 200нм димеризуется около 65%оснований, а при 280нм – около 15%.

Образование тиминовых димеров в ДНК через триплетное состояние было продемонстрировано в опытах по селективному заселению триплетного уровня с помощью фотосенсибилизатора ацетофенона, у которого синглетный возбужденный и триплетный уровни расположены по отношению к соответствующим уровням тимина в соответствии со схемой:

При облучении раствора ДНК в ацетофеноне светом длиной волны 350нм кванты поглощаются только сенсибилизатором. В дальнейшем происходит перенос энергии с триплетного уровня сенсибилизатора на триплетный уровень тимина, который взаимодействует с соседней молекулой тимина с образованием димера циклобутанового типа.

Результаты опытов с ацетофеноном подтверждают принципиальную возможность димеризации через триплетное состояние тимина. Однако они не дают ответа на вопрос о механизме образования димеров в том случае, когда имеет  место прямое возбуждение тиминовых оснований в ДНК. Было установлено, что при переходе от низкоинтенсивного к высокоинтенсивному пиосекундному УФ-облучению квантовый выход образования димеров в полинуклеотиде падает в ≈ 10 раз. Уменьшение квантового выхода димеризации при пикосекундном УФ-облучении объясняется эффективным опустошением S1-уровня за счет двухступенчатого возбуждения высоколежащих синглетных уровней. Учеными был сделан вывод о том, что в полимерах нуклеиновых кислот пиримидиновые димеры образуются в основном через S1-состояние оснований.

  • Реакция фотогидратации.

Этот процесс – вторая важная фотохимическая реакция оснований ДНК, заключающаяся в присоедтинении воды к пиримидиновому кольцу у С 5(Н) и С6(ОН) углеродных атомов с разрывом двойной связи между ними и образованием 6-окси-5-гидропроизводных оснований:

В отличие от димеризации реакция гидратации не является фотообратимой. Особенностью реакции фотогидратации является то, что она протекает только в одноцепочечной ДНК. Поэтому гидраты пиримидинов могут вносить вклад в летальный или мутагенный эффект лишь у клеток с активными процессами репликации и транскрипции, в ходе которых появляются короткие одноцепочечные участки ДНК.

 

  • Образование (6-4) пиримидиновых аддуктов.

Эти фотопродукты, характеризующиеся абсорбцией при 315-320нм и флуоресценцией в области 405-440нм, были выделены из кислотного гидролизата УФ-облученной ДНК. Квантовый выход (6-4)-аддуктов порядка 10-3, т.е. в ≈ 10 раз меньше, чем цикло-бутановых димеров, и следовательно, в летальный эффект УФ-излучения (254нм) они вносят незначительный вклад. Однако в УФ-мутагенезе они могут играть важную роль. В отличие от летальных повреждений ДНК, мутационные дефекты возникают намного реже, и поэтому для них требование максимального квантового выхода не имеет принципиального значения. Полагают, что реакция образования (6-4) пиримидиновых аддуктов идет по схеме:

 

  • Сшивки с белками.

Это пример межмолекулярных взаимодействий, относящихся к третьему типу фотохимических реакций, в которые вступают пиримидиновые основания  ДНК. Акцепторами  УФ-света  являются оба компонента, поскольку облучение как белка,  так  и  ДНК  перед сшиванием сопровождается образованием сшивок. Механизм данного процесса, вероятно, заключается в прикреплении аминокислотных остатков  белка через SН- или ОН- группы к С5 или С6 цитозина или тимина ДНК.  В модельной системе наблюдали образование по такому механизму 5-S-цистеин-6-гидроурацила:

Рассмотренные выше фотохимические реакции ДНК протекают с участием низших возбужденных (синглетных и триплетных) состояний пиримидиновых  оснований,  которые  возникают в результате поглощения одного кванта УФ-света.

 

  • Особенности действия высокоинтенсивного лазерного УФ-излучения на ДНК (двухквантовые реакции).

До создания лазерных источников УФ-излучения классическая УФ- фотобиология рассматривала в основном процессы, линейно зависящие от интенсивности УФ-света или исследовались биологические эффекты одноквантовых фотохимических реакций. Лазерное излучение обладает такими замечательными свойствами, как пространственная когерентность, монохроматичность, высокая интенсивность и концентрация энергии в коротком импульсе наносекундной или пикосекундной длительности. Большая мощность и ультракороткое время действия делают лазерное УФ-излучение потенциально новым инструментом для исследования процессов двухквантового возбуждения электронных уровней оснований ДНК и особенностей протекающих при этом фотохимических реакций, а также их проявления на биологическом уровне.

Экспериментальные исследования, в которых водные растворы азотистых оснований облучали пикосекундными или наносекундными импульсами УФ-излученш (266нм), показали, что при интенсивностях выше 1010Вт/м² происходят необратимые фотохимические изменения молекул, причем образующиеся продукты качественно отличаются от фотопродуктов одноквантовых реакций, таких, как пиримидиновые димеры и гидраты. Причем степень деградации оснований квадратично зависит от интенсивности излучения, что свидетельствует о двухквантовом механизме лазер-индуцированных фотохимических превращений.

Лазер-индуцированное двухквантовое возбуждение оснований в составе ДНК приводит к таким ее фотохимическим превращениям, которые не наблюдают­ся (либо идут с очень низким квантовым выходом) в случае действии низкоинтенсивного УФ-света. Наряду с деградацией оснований в ДНК выявлены разрывы N-гликозидной связи с отрывом тимина от цепи ДНК (при низко интенсивном УФ-облучении такой процесс не происходит) и одноцепочечные разрывы. Показано, что квантовый выход однонитевых разрывов при переходе от низкоинтенсивного УФ-облучения (1 Вт/м2) к высокоинтенсивному пикосекундному УФ-облучению (4 • 1013 Вт/м2) возрастает от (1¸2) • 10-6 до         8 • 10-5.

Вклад двухквантовых фотоповреждений ДНК по сравнению с одноквантовымг (пиримидиновые димеры) в лазерную УФ-инактивацию плазмид, бактериофагов и микроорганизмов значительно выше. Об этом, в частности, свидетельствуют экспе­рименты по изучению фотореактивации УФ-облученных биологических объектов Они показали, что с ростом интенсивности лазерного УФ-излучения (266 нм) степень фотореактивации резко уменьшается (СЛАЙД 8).

Поскольку при фотореактивации ликвидируются летальные фотопродукты только одного типа — циклобутановые пиримидиновые димеры ДНК, то установленный факт свидетельствует ос уменьшении вклада димеров (и соответственно увеличении вклада двухквантовых фотоповреждений ДНК) в лазерную УФ-инактивацию.

  1. Люминесценция. Различные виды люминесценции.

Люминесценция (от лат. lumen, luminis — излучение, свет) — избыточное излучение вещества сверх его нормального при данной температуре теплового излучения и по длительности превышающее период колебания световых волн. Причиной люминесценции является какое-либо воздействие на данное вещество, приводящее к переходу его молекул в возбужденное состояние. Часть поглощенной при этом веществом энергии выделяется затем в виде энергии люминесцентного свечения (эта часть, выраженная в процентах, называется энергетическим выходом люминесценции).

По способу возбуждения люминесценция подразделяется на:

  • фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на:
  • флуоресценцию (время жизни 10−9−10−6с);
  • фосфоресценцию (10−3−10с);
  • хемилюминесценция — свечение, использующее энергию химических реакций;
  • катодолюминесценция — вызвана облучением быстрыми электронами (катодными лучами);
  • сонолюминесценция — люминесценция, вызванная звуком высокой частоты;
  • рентгенолюминесценция — свечение под действием рентгеновских лучей.
  • радиолюминесценция — при возбуждении вещества γ-излучением;
  • электролюминесценция- возникает при пропускании электрического тока через определенные типы люминофоров.

По механизму элементарных процессов различают резонансную, спонтанную, вынужденную и рекомбинационную люминесценцию.

 

  1. Фотолюминесценция. Правило Стокса.

Некоторые тела при освещении не только отражают часть падающего на них света, но и начинают светиться. Такое свечение, или люминесценция, отличается важной особенностью: свет люминесценции имеет иной спектральный состав, чем свет, вызвавший свечение.

Примером легко наблюдаемой люминесценции может служить синевато-молочное свечение керосина, рассматриваемого на дневном свету. Очень большое число растворов красок и других веществ обнаруживают люминесценцию, особенно под действием источников, испускающих ультрафиолетовый свет (например, электрической дуги или ртутной лампы). Свечение такого рода называют фотолюминесценцией, желая подчеркнуть, что оно возникает под действием света.

Изменение цвета свечения по сравнению с цветом возбуждающего света нередко заметно глазом. Еще лучше наблюдается указанная особенность, если сравнить спектр света люминесценции со спектром возбуждающего света. Все эти наблюдения показывают, что свет люминесценции характеризуется большей длиной волны, чем возбуждающий свет.

Опыты по флюоресценции: а) расположение приборов; б) схема опыта.               1 — источник света (фонарь), 2 — светофильтр (фиолетовый), 3 — сосуд с флюоресцирующим веществом.

Это правило, гласящее, что свет люминесценции характеризуется большей длиной волны, чем свет возбуждающий, носит название правила Стокса в честь английского физика Георга Стокса (1819—1903).

Любой опыт по возбуждению фотолюминесценции может служить иллюстрацией этого правила. Пропустим, например, свет от фонаря через фиолетовое стекло, задерживающее практически все голубые и более длинные волны. Если пучок такого фиолетового света направить на колбочку, в которой содержится раствор флюоресцеина, то освещенная жидкость начинает ярко люминесцировать зелено-желтым светом.

Применяя источники света, излучение которых содержит значительное количество коротких волн (ультрафиолетового диапазона), можно обнаружить, что почти все тела обладают способностью в большей или меньшей степени люминесцировать. Нередко удается значительно усилить люминесценцию, сильно охладив тело, например погрузив его в жидкий воздух.

Обращает на себя внимание, что некоторые тела сохраняют способность светиться некоторое время после того, как освещение их прекратилось.

Такое послесвечение может иметь различную длительность. В некоторых объектах оно продолжается очень малое время (десятитысячные доли секунды и меньше) и для наблюдения его требуются особые приспособления. В других оно тянется много секунд и даже минут (часов), так что наблюдение его не представляет никаких трудностей.

Принято называть свечение, прекращающееся вместе с освещением, флюоресценцией, а свечение, имеющее заметную длительность, фосфоресценцией. Следует, однако, иметь в виду, что между флюоресценцией и фосфоресценцией трудно провести резкую границу, так что деление это до известной степени условно.

Явление длительной фосфоресценции обнаруживают многие кристаллические порошки, специально приготовленные. Ими пользуются для изготовления так называемых фосфоресцирующих экранов. Лист картона, покрытый, например, порошком сернистого цинка, представляет хороший фосфоресцирующий экран, сохраняющий свое свечение две-три минуты после освещения.

Такие экраны светятся и под действием рентгеновских лучей. Следует отметить, впрочем, что явление люминесценции под действием рентгеновских лучей более сложно, чем под действием обычного света, ибо при этом играют роль быстрые электроны, вырываемые рентгеновскими лучами. Очень важное применение нашли в последнее время фосфоресцирующие порошки при изготовлении ламп дневного света. В газоразрядных лампах свечение, возникающее при электрическом токе в газе, например в парах ртути, обычно содержит много ультрафиолетового излучения, не только не пригодного для освещения, но и вредного для глаза. Покрывая, по предложению советского физика Сергея Ивановича Вавилова (1891—1951), внутренность таких ламп специально изготовленным фосфоресцирующим составом, удается превратить этот ультрафиолетовый свет в видимый (в согласии с правилом Стокса). Это приводит к большой экономии, ибо в таких лампах в энергию видимого света превращается примерно в три раза большая доля электрической энергии, чем в лампах накаливания. Подбирая состав фосфоресцирующего вещества, можно добиться также и улучшения спектрального состава излучаемого света, приближая его к спектральному составу дневного света. Так устроены современные лампы дневного света, получающие все более и более широкое распространение.

  1. Люминесцентные метки и зонды и их применение в биологии и медицине.

Флуоресцентные зонды. В медицине используется применение специальных флуоресцирующих молекул, добавляемых к исследуемым биологическим системам извне, в которых они распределяются в соответствии со своими свойствами. Примером использования флуоресцентных зондов является метод флюоресцентной ангиографии – контрастирование сосудов флуоресцеином и их последующее фотографирование. Этот краситель вводится внутривенно пациентам. Этот краситель не токсичен, обладает очень высоким квантовым выходом флуоресценции. Он разносится с током крови по всему организму и диффундирует в дерму и эпидермис. Флуоресцеин возбуждается невидимым длинноволновым ультрафиолетовым излучением. Люминесценция его наблюдается в видимом свете. Диагностическая значимость этого метода заключается в том, что по скорости появления флуоресценции ( люминесценции) в поверхностных тканях судят об участках тела с пониженным кровообращением, в них флуоресцеин появляется позже, чем в участках тела с нормальным кровообращением.

Флуоресцентные метки. Флуоресцирующие молекулы можно ковалентно связывать с определенными молекулами и затем эту систему ввести в исследуемый объект. Такие молекулы называются флуоресцентными метками. Примером является использование флуоресцентно-меченых антител. Если добавить такие антитела к суспензии смеси клеток, то они связываются только с теми из них, на поверхности которых находятся специфические к данному антителу антигены. Возникает яркая люминесценция определенных клонов клеток, наблюдаемая в люминесцентном микроскопе. Данная методика используется в иммунологических исследованиях крови.

Иммуннофлуоресценция, комплекс методов флуоресцентного анализа, применяемых в иммунологии, главным образом в гистохимии, а  также в вирусологии, бактериологии, микологии, паразитологии и т.п. Сочетание иммунохимических реакций и флуоресцентной микроскопии позволяет выявлять тканевые и клеточные антигены, в том числе при аутоиммунных заболеваниях и злокачественном перерождении клеток, изучать закономерности синтеза антител и идентифицировать возбудителей многих вирусных и микробных заболеваний.

Заключение

В наши дни люминесценция имеет широкое применение. В мире широко распространены люминесцентные лампы, которые дают яркий свет и имеют вполне высокий коэффициент полезного действия. Большое значение имеет люминесцентный анализ, позволяющий обнаружить незначительные примеси некоторых веществ. Люминесценция лежит в основе свечения экранов многих приборов.

Широко применяются измерения люминесценции при изучении кинетики обычных химических реакций. Этот метод позволяет фиксировать малую степень превращения, а иногда по люминесценции промежуточных соединений становится возможным установить механизм химической реакции. Люминесцентные методы используются в биологии, в частности, для исследования структуры белков методом флуоресцентных зондов и меток.

Например, максимум люминесценции акридинового оранжевого и двуспиральной нативной ДНК распологаются в зеленой области спектра (530нм), тогда как в одноцепочечной ДНК и РНК он смещается в красную область (640нм).  Т.е., определение положения максимума люминесценции в спектре позволяет судить о структуре нуклеиновой кислоты.

Регистрация люминесценции позволяет получать очень важную информацию о физико-химических свойствах биологических объектов в норме и патологии.

Қажетті материалды таппадың ба? Онда KazMedic авторларына тапсырыс бер

Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды  и их применение в биологии и медицине

error: Материал көшіруге болмайды!