Исследование хемилюминесценции биообъектов при модификации изотопного состава среды
ВВЕДЕНИЕ
В научной литературе часто поднимается вопрос влияния воды с различным изотопным составом на живые организмы, их ткани и органы. В данной работе будет рассмотрено влияние изотопного состава воды на такие уровни организации как молекулярный, клеточный и организменный. Вода – самое распространенное вещество на Земле. Общее содержание воды на нашей планете составляет 1500 млн. км3. Вода в свою очередь состоит из кислорода и самого распространенного элемента во Вселенной – водорода. При изучении молекулярного строения воды выяснилось, что кислород и водород имеют изотопы (разновидности одного и того же химического элемента с разной массой ядер). Это открытие было сделано в 1938 году физиком Г. Юри. Кислород имеет шесть изотопов: 14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O, из которых стабильны только три, а водород – три: 1H (протий), 2H (дейтерий), 3H (тритий). В данной работе будет рассмотрено изменение структур биологических образцов под действием воды с измененным в ней содержанием дейтерия.Стандарты содержания дейтерия в природной воде составляют D/H = 15⋅10−5 или 150 ppm, в океанической – 155,76 ppm, что сравнимо по концентрации минеральных солей и превышает процент металлов. Единица измерения ppm показывает, какое количество частиц дейтерия приходится на 1 млн. частиц водорода. В природных водах соотношение D/H составляет 1:5500, а в снеговой и талой воде оно снижается на ¼. Дейтерий обладает атомной массой, равной 2, и имеет один протон и один нейтрон в ядре атома.
СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения 4
Введение 5
1 Анализ методов оценки влияния тяжелой воды на биологические
объекты 8
1.1 Влияние тяжелой воды на живые системы 8
1.2 Свободные радикалы и перекисное окисление липидов 13
1.3 Методы регистрации свободных радикалов (спектроскопия ЭПР и хемилюминесценция) 16
2 Теория изотопного резонанса 23
2.1 Гипотеза изотопного резонанса и описание с ее помощью
изотопных эффектов в функционировании биологических
объектов 23
2.2 Изотопный резонанс дейтерия 26
3 Материалы и методы 30
3.1 Методика пробоподготовки биологических образцов 30
3.2 Методика исследования собственной хемилюминесценции 31
3.3 Спектроскопия ядерного магнитного резонанса 34
4 Результаты проведенного эксперимента 39
4.1 Результаты исследования хемилюминесценции плазмы крови и образцов печени лабораторных животных 39
4.2 Результаты исследования концентрации дейтерия в плазме крови лабораторных животных с помощью ЯМР спектроскопии 44
Заключение 48
Список использованных источников 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Вопросы радиобиологии и гематологии / И. В. Торопцев, Б. Н. Родимов, А. М. Маршунина [и др.] // Издательство Томского университета. Биология. – 1966. – С. 168–169.
2. Гельман, Н. С. Мембраны бактерий и дыхательная цепь : учебник / Н. С. Гельман, М. А. Лукоянова, Д. Н. Островский. – Москва : Наука, 1972. – 94 с.
3. Crespi, H. L. Biosynthesis and uses of per-deuterated proteins / H. L. Crespi, R. R. Muccino // Synt. and Appl. of Isot. Label. Compd. – 1986. – P. 111.
4. Crespi, H. L. Biologically important isotope hybrid compounds in NMR / H. L. Crespi, J. J. Katz // Argonne: Pure Appl. Chemistry. – 1972. – Vol. 32. – P. 221–250.
5. Владимиров, Ю. А. Свободные радикалы в биологических системах : учебник / Ю. А. Владимиров, В. Ф. Антонов, А. Ф. Ванин. – Москва : Российский государственный медицинский университет, 2000. – 119 с.
6. Свободные радикалы в живых системах / Ю. А. Владимиров, О. А. Азизова, А. И. Деев [и др.] // Итоги науки и техники. Биофизика. – 1992. – № 29. – С. 250.
7. Владимиров, Ю. А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах / Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков. – Москва : Наука, 1972. – 154 с.
8. Владимиров, Ю. А. Свечение, сопровождающее биохимические реакции / Ю. А. Владимиров // Соросовский Образовательный Журнал. – 1999. – № 6. – С. 232.
В живых клетках при физиологических условиях стационарная концентрация свободных радикалов достаточно низкая, тем не менее, современные способы их обнаружения и идентификации позволяют выявлять их с высокой точностью. Метод хемилюминесценции является весьма чувствительным при обнаружении именно свободных радикалов, так как определяет не их стационарную концентрацию, а скорость реакции образования свободных радикалов, что расширяет возможности изучения различных особенностей свободнорадикального окисления [20]. Биофизическую оценку качества биологического образца (БО) по спектру хемилюминесценции тканей производят по интенсивности вспышки хемилюминесценции. Для этого после впрыскивания через зонд 40 мкл 35 мМ раствора сульфата железа определяют в условных единицах (усл.ед.) интенсивность свечения по восходящему наклону вспышки и нисходящему наклону вспышки ХЛ, соответствующему средней скорости изменения интенсивности свечения от максимальной вспышки до момента достижения плато вспышки [21].