Занятие № 15. Тема: механизмы повреждения белков, нуклеиновых кислот и липидов под действием ультрафиолета

ТЕМА: Механизмы повреждения белков, нуклеиновых кислот и липидов под действием ультрафиолета

Цель: Изучить механизмы непосредственного повреждающего действия ультрафиолетового излучения на биомакромолекулы

Значительная часть излучения Солнца, падающего на атмосферу Земли, приходится на ультрафиолетовую область. В диапазоне длин волн 200-310 нм, где излучение сильно поглощают многие биологически важные молекулы, интенсивность составляет не менее 10¹⁹ квант/м²с. Если такое излучение попадает на человека, то клетки открытых участков кожи погибнут всего за несколько секунд облучения. При длине волны, соответствующей максимуму (около 260 нм) спектра поглощения озона, атмосферный озоновый слой ослабляет УФ-излучение примерно в 10⁴⁰ раз. Поглощение УФ-излучения кислородом, приводящее к фотосинтезу озона, эффективно в области 100-230 нм; максимум этого поглощения наблюдается около 150 нм. В биологических и медицинских исследованиях УФ-излучения по биологическому критерию (по различию в способности вызывать эритему) разделяют на три диапазона: УФ-А - 315-400 нм; УФ-В - 280-315 нм; УФ-С - длины волн меньше 280 нм. Иногда УФ-излучение разделяют на три диапазона, несколько отличающиеся от предыдущих диапазонов и имеющие названия: ближнее УФ-излучение - 310-380 нм; дальнее УФ-излучение - 200-310 нм; вакуумное УФ-излучение - 10-200 нм.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Характеристики солнечного ультрафиолетового излучения.

· Спектр пропускания солнечного излучения кислородом и озоном атмосферы Земли.

· Изменение ультрафиолетового излучения в результате истощения озонового слоя Земли.

· Различные диапазоны биологически активного ультрафиолетового излучения.

2. Инактивирующее действие УФ-излучения на белки. Кинетика фотоинактивации белков.

3. Теория фотоинактивации молекул белков при фотолизе аминокислотных остатков. Спектры действия фотоинактивации белков.

4. Первичные фотопревращения аминокислотных остатков в белках под действием УФ-излучения.

5. Фотодимеризация пиримидиновых оснований в нуклеиновых кислотах, роль триплетных состояний. Роль димеризации тимина в инактивации ДНК под действием УФ-излучения.

6. Фотореактивация фотохимических повреждений ДНК.

7. Фотогидратация пиримидиновых оснований.

8. Сшивки ДНК с белками.

9. Индукция ультрафиолетовым излучением перекисного окисления ненасыщенных липидов. Схема элементарных реакций перекисного фотоокисления липидов.

10. Роль фотолиза антиоксидантов и фотопревращений гидроперекисей жирных кислот в свободные радикалы в развитии перекисного фотоокисления липидов в биомембранах.

Самостоятельная работа

1. Почему фотогидратация пиримидиновых оснований происходит только в неспирализованных участках НК?

2. Какова возможная причина того, что фотодимиризация тимина в растворе протекает через триплетное, а не синглетное возбужденное состояние?

Литература

· Владимиров Ю.А. Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. – М., 1989, с. 96-116 (Глава 5)

· Рощупкин Д.И., Артюхов В.Г. Основы фотобиофизики. – Воронеж, 1997, с. 43-76 (Глава 6-8)