Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Сидельковская Ф.П. "Химия N-вннилпирролидона и его полимеров" ()

Сеидов Н.М. "Новые синтетические каучуки на основе этилена и олефинов" (Высокомолекулярная химия)

Райт П. "Полиуретановые эластомеры" (Высокомолекулярная химия)

Попова Л.А. "Производство карбамидного утеплителя заливочного типа" (Высокомолекулярная химия)

Поляков А.В "Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза" (Высокомолекулярная химия)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Физическая химия -> Владимиров А.А. -> "Физико-химические основы фотобиологических процессов " -> 61

Физико-химические основы фотобиологических процессов - Владимиров А.А.

Владимиров А.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов — М.: Высшая школа, 1989. — 200 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikobiologicheskogo1989.djv
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 79 >> Следующая


156 ГЛАВА 9

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМАХ

Хемилюминесценцией (XJl) называют свечение, сопровождающее химические реакции. Наличие такого свечения означает, что энергия, которая выделяется на одной из стадий химического процесса, протекающего в системе, оказывается достаточной для образования одного из продуктов реакции в электронно-возбужденном состоянии:

А + В -> Р* + другие продукты P*->P + /jv (хемилюминесценция)

Среди огромного разнообразия биохимических реакций, протекающих в живых организмах, лишь единичные сопровождаются измеримым излучением в видимой или ультрафиолетовой областях спектра. Наиболее изучены пять типов процессов, сопровождающихся свечением.

1. Биолюминесценция — яркое, видимое простым глазом свечение некоторых бактерий, простейших, ракообразных, червей, моллюсков, рыб. Хорошо известна биолюминесценция светляков. Биолюминесценция обусловлена определенными ферментативными реакциями.

2. Хемилюминесценция в системах, содержащих активные формы кислорода: пероксид водорода, супероксидный и гидроксидный радикалы, синглетный кислород.

3. Хемилюминесценция, сопровождающая реакции цепного (сво-боднорадикального, пероксидного) окисления органических соединений. Основной вклад в слабую хемилюминесценцию (раньше ее называли сверхслабым свечением) тканей, гомогенатов, суспензий органелл, липосом и растворов полиненасыщенных жирных кислот дает свечение, сопровождающее пероксидное окисление липидов.

4. Свечение при реакциях свободных радикалов, образовавшихся при действии физических факторов: при облучении системы ионизирующей радиацией—радиохемилюминесценция; после облучения видимым или УФ-светом — фотохемилюминесценция; при пропускании электрического тока через растворы — электрохеми-люминесценция; при воздействии ультразвука — сонолюминесценция; при перемешивании растворов—триболюминесценция.

5. При облучении (или освещении) веществ в твердой фазе (как частный случай — при облучении биологических объектов, суспензий или растворов, замороженных жидким азотом) свободные радикалы могут оказаться иммобилизованными. Их реакции и сопутствующая хемилюминесценция активируются при нагревании и размягчении матрицы. Такое свечение называют термолюминесценцией.

Изучение хемилюминесценции ведется в нескольких направлениях. Во-первых, само явление превращения энергии химической

157 реакции в энергию света представляет теоретический интерес для науки. Во-вторых, измерение хемилюминесценции — удобный метод контроля за течением химических реакций, сопровождающихся свечением, и, следовательно, может использоваться для изучения кинетики и механизма реакций. Важно, что, как правило, хемилюминесценция обусловлена реакциями между свободными радикалами. Тем самым, измеряя хемилюминесценцию, мы изучаем реакции свободных радикалов, которые непросто исследовать химическими методами. В-третьих, измерение хемилюминесценции оказалось в ряде случаев чувствительным аналитическим методом в химии и биохимии и может успешно использоваться в .клинической диагностике.

Современные успехи как в изучении хемилюминесценции, так и в использовании этого явления в других исследованиях были бы невозможны без разработки чувствительных методов регистрации обычно весьма слабых свечений, сопровождающих химические реакции. Лучшие образцы современных фотоумножителей, работающих в одноэлектронном режиме, без всякого охлаждения обладают достаточно низкими темновыми шумами и высокой чувствительностью, позволяющей регистрировать свечение в большинстве систем, представляющих интерес.

9.1. Молекулярные механизмы образования

возбужденных молекул при хемилюминесценции.

Рекомбинационное свечение

Весьма простая фотохимическая реакция, известная для биомолекул,— это фотоионизация органического соединения, например тирозина или триптофана (см. разд. 5.3), под действием ультрафиолетовых фотонов. Этот процесс происходит через синглетное возбужденное состояние молекулы и сопровождается захватом электрона молекулами растворителя:

Irv

АН+и H2O->АН* + иН20->[-АН* —иН20(е~)] *-> -AH+ +(е~)иН20

где АН — молекула; -AH+—катион-радикал; е~—сольватирован-ный электрон. При температуре жидкого азота (77К) сольватиро-ванные электроны захватываются ловушками в замороженном растворителе и становятся более устойчивыми.

Схему электронных энергетических уровней фотопродуктов можно представить, как показано на рис. 9.1. Правильность этой схемы доказывают результаты изучения термо- и фотоиндуциро-ванной люминесценции таких замороженных образцов.

При небольшом нагревании (77—90 К) наблюдается фосфоресценция молекулы аминокислоты, а флуоресценция полностью отсутствует:

К

•АН+ +е~ —>3АН*->АН + Фосфоресценция

158 Триптснран или тирозин

Соль ват ир о ванный электрон

Сам факт, что свечение активируется при нагревании Ea, свидетельствует о том, что основной энергетический уровень сольватированного электрона лежит ниже триплетного уровня молекулы. Переход сольватированного электрона на S1 уровень требует большей энергии активации и менее вероятен уже по одной этой причине. Никаких других причин того, что е~ переходит на уровень T1, а не на уровень S1, вероятно, нет. Отсутствие дополнительных (кроме энергетических) ограничений доказывается следующим опытом.
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 79 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама