Фотобиология. Основные термины

Июль 30, 2022

Главная
Биология
Фотобиология. Основные термины

Содержание

2. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Фотобиология (ФБ, квантовая биофизика) – наука, изучающая закономерности и
3. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
4. Шкала электромагнитных колебаний ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Оптическая область спектра
5. Закон Бугера-Ламберта-Бера ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
6. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
7. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Основные стадии фотобиологического процесса 1.Фотофизическая (поглощение кванта света, размен
8. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
9. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
10. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
11. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Поглощение и испускание света иллюстрирует диаграмма уровней энергии, предложенная
12. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Взаимодействие молекул с фотонами Возбуждение молекулы →переход электрона из
13. Идеализированный спектр поглощения ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
14. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
15. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Все электронные переходы происходят без изменения межъядерного расстояния. Электронные
16. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Преобразование энергии возбужденных электронных состояний
17. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Трансформация энергии электронного возбуждения (внутренняя конверсия)
18. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Индуктивно-резонансный механизм передачи энергии. Индуктивно-резонансный механизм передачи энергии осуществляется
19. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
20. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии При экситонном переносе энергии возбуждение «бежит» по верхним колебательным
21. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Основные типы фотохимических реакций 1.Фотораспад 2.Фотоперегруппировка Фотоизомеризация Фототаутомеризация
22. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 3. Фотоприсоединение Фотодимеризация А* + А = (А*….А) =
23. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
24. Люминесценция – свечение атомов, ионов, молекул, возникающее в результате электронного перехода при их возвращении из возбужденного
25. Характеристики люминесцирующих молекул Спектр возбуждения люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции I от длины волны возбуждающего света
26. Классификация видов фотолюминесценции По длительности свечения 2. По способу возбуждения
27. Классификация фотолюминесценции по длительности свечения 1.Флуоресценция (~10-8 c) – вид фотолюминесценции, при котором молекула переходит в
28. Диаграмма Яблонского ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
29. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
30. Спектр фосфоресценции лежит в области более длинных волн, чем спектр флуоресценции
31. Классификация люминесценции по способу возбуждения Фотолюминесценция Термолюминесценция Электролюминесценция Сонолюминесценция Триболюминесценция Хемилюминесценция Биолюминесценция ФГОУ ВПО ЮФУ каф.
32. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Законы люминесценции 1.Закон Стокса - спектр флуоресценции лежит в
33. 2.Правило Каши – спектр флуоресценции (и фосфоресценции) не зависит от длины волны возбуждающего света, т.к. излучательный
34. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 3.Закон Вавилова – квантовый выход флуоресценции (Q) не зависит
35. 4.Закон зеркальной симметрии (правило Левшина) – спектр испускания флуоресценции представляет собой зеркальное отражение спектра поглощения, поскольку
36. Cпектрофлуориметр фирмы Horiba Fluoromax - 4
37. Хемилюминесценция (ХЛ) – это свечение, сопровождающее биохимические реакции Процесс хемилюминесценции включает 2 стадии: Образование продукта в
38. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
39. Виды хемилюминесценции (ХЛ) в живых системах Митогенетическое излучение Сверхслабое свечение (собственная хемилюминесценция СХЛ) клеток и тканей
40. Эмпирические правила ХЛ 1.Спектр хемилюминесценции подобен спектру фосфоресценции, а не спектру флуоресценции. 2. Абсолютная величина квантового
41. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 1.Митогенетическое излучение В 1923 году А.Гурвич обнаружил митогенетическое излучение
42. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии При помощи биологических объектов возможно производить индукцию митозов на
43. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 2. Собственная ХЛ. Измерение собственного свечения органов животного
44. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 1) реакциями активированных кислородных метаболитов (АКМ) 2) реакциями перекисного
45. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Реакции, сопровождающиеся сверхслабым свечением
46. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 3.Биолюминесценция (БХЛ)— способность живых организмов светиться, которая достигается самостоятельно
47. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Типы биолюминесценции (БЛ): 2.1.Адениннуклеотидная ЛН2 + АТФ + О2
48. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Люциферины живых организмов Люциферин светляков люциферин дождевых червей целентеразин
49. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 2.1. Адениннуклеотидный тип БЛ - биолюминесценция жуков-светляков
50. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Каракатица Каракатица Ночесветка Удильщик 2.2. Пиридиннуклеотидный тип БЛ -
51. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Сибирский биолюминесцентный червь Fridericia heliota и структура люциферина F.
52. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 2.3. Фотопротеины - биолюминесценция медузы эквореи Экворин — люминесцентныйлюминесцентный
53. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Фотопротеины Исследование биолюминесцентной системы медузы Aequorea victoria Осама Шимомурой
54. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Проблема, с которой всегда сталкиваются специалисты по биолюминесценции, —
55. Экворин – апопротеин + целентеразин (189 АК, 22 кДа) Целентеразин + Ca2+ = Целентерамид* + CO2
56. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Шимомура обнаружил, что выделенный из медузы и очищенный экворин
57. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Осама Шимомура Нобелевскую премию по химии 2008 года получили
58. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Структура зеленого флуоресцентного белка (GFP), выделена хромофорная группа –
59. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
60. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
61. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Скульптурная композиция, посвящённая GFP (Вашингтон, США).
62. GFP – флуоресцентная метка для изучения экспрессии клеточных белков ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
63. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Разноцветные GFP-подобные бели коралловых полипов
64. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Визуализация различных компонент живых клеток с помощью флуоресцентных белков.
65. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Клеточный белок актин, меченный красным флуоресцирующим белком (RFP), выглядит
66. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Американские ученые создали котов, невосприимчивых к кошачьему вирусу иммунодефицита
67. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Поросенок со встроенным геном желтого белка Головастики африканской шпорцевой
68. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Флуоресцентное «творчество». А. «Рисунок» бактериями, экспрессирующими гены различных флуоресцентных
69. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пространственные структуры белка miniSOG и его активного центра При
70. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Апоптотическая гибель клеток HeLaKyoto, содержащих miniSOG в митохондриях. Видны
71. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Направленный апоптоз клеток с помощью белка KillerRed, экспрессированного в
72. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
73. Биолюминесцентный имиджинг (БИ) БИ основан на реакции окисления люциферазой субстрата, которая сопровождается испусканием кванта света. ДНК,
74. 4. Активированная ХЛ Химические активаторы ХЛ – это соединения, вступающие в химические реакции с активными формами
75. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Биофизика зрительного восприятия 1877 г. - Франц Болл открыл
76. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение глаза.
77. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Строение сетчатки и зрительной клетки-фоторецептора - палочки
78. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение палочки.
79. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение глаза и сетчатки .
80. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
81. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пространственная структура зрительного родопсина
82. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Лауреаты Нобелевской премии 2012 г. по химии «за раскрытие
83. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение ретиналя. Помимо белковой части –
84. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Цикл фотопревращений родопсина.
85. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
86. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
87. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Схема активации зрительного каскада
88. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
89. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
90. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
91. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
92. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
93. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пурпурная мембрана и бактериородопсин Светозависимый синтез АТФ в клетках
94. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пруды на юге Мертвого моря с галобактериями
95. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Бактериородопсин в мембране (а - вид вдоль мембраны, б
96. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Структура бактериородопсина и путь протона
97. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм перекачивания протонов за счет энергии света у H.
98. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
99. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Технические приложения бактериородопсина (проекты): протонный транспорт: генерация АТФ в
100. Роль синглетного кислорода 1О2 1. Важный путь образования 1О2 – фотодинамические реакции с участием пигментов -
101. Фотодинамические болезни 1. Порфирии – клинические расстройства, связанные с нарушениями в синтезе гема, что приводит к
102. протопорфирин Порфирины (ПФ)— самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся хлорофиллы, гем, ПФ входят в
103. Зверобой содержит гиперицин - вещество, повышающее чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание
104. Фагопирин Гречиха содержит фагопирин - пигмент, повышающий чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает
105. Церкоспороз листьев (сероватая пятнистость) – поражение растения грибром р.Cercospora (содержит белок церкоспорин, запускающий реакцию фотосенсибилизации и
106. Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новый способ лечения некоторых видов рака - активно развивается во многих странах
107. Основные этапы фотодинамической терапии рака.
108. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
109. Летальные реакции Приводят к гибели организма УФ-излучением. В случае микроорганизмов различают бактериостатический (клетки живут, но не
110. Фотодеструктивные процессы 1.Действие УФ-излучения на белковые системы 1.1. Фотоионизация ароматических аминокислот с образованием катион-радикала и сольватированного
111. 3.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны. 3.1. Перекисное фотоокисление липидов. 3.2. Повышение проницаемости биомембран для
113. Скачать презентацию

Слайд 2

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотобиология (ФБ, квантовая биофизика) –

наука, изучающая закономерности и механизм действия света на биосистемы. ФБ изучает фотобиологические процессы, протекающие в организмах под действием видимого (380-760 нм), ультрафиолетового (12-380 нм) и ближнего инфракрасного (760-900 нм) света.

Слайд 3

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 4

Шкала электромагнитных колебаний
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Оптическая область спектра

Слайд 5

Закон Бугера-Ламберта-Бера
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 6

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 7

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Основные стадии фотобиологического процесса
1.Фотофизическая (поглощение

кванта света, размен и миграция энергии)
2.Первичная фотохимическая (образование первичного фотопродукта)
3.Вторичная фотохимическая (образование стабильного продукта)
4.Темновые реакции (цепь биохимических реакций или перестройки клеточных структур)
5.Биологический эффект (физиологический ответ на действие света)

Слайд 8

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 9

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 10

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 11

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Поглощение и испускание света иллюстрирует

диаграмма уровней энергии, предложенная Яблонским

Слайд 12

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Взаимодействие молекул с фотонами
Возбуждение молекулы

→переход электрона из основного состояния в возбужденное с большей энергией →переход в основное состояние + hν. Энергия молекуля складывается из 3 частей:

Различают два главных состояния электронных оболочек:
1) синглетное основное и воезбужденное состояние (все спины электронов антипараллельны, неспаренные электроны отсутствуют) и
2) триплетное основное и возбужденное состояние (спины электронов параллельны, имеются неспаренные электроны).
Основное состояние для большинства веществ - синглетное, за исключением кислорода, для которого основное состояние – триплетное.

Емол = Ее + Екол + Евр
Ее >> Екол >> Евр

Слайд 13

Идеализированный спектр поглощения
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 14

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 15

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Все электронные переходы происходят без

изменения межъядерного расстояния. Электронные переходы являются настолько быстрыми (10-14 – 10-15 с) по сравнению с движением ядер в молекуле (10-12 – 10-13 с), что за время электронного перехода относительное расположение ядер и их кинетическая энергия не изменяются.

Принцип Франка - Кондона.

Слайд 16

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Преобразование энергии возбужденных электронных состояний

Слайд 17

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Трансформация энергии электронного возбуждения (внутренняя

конверсия)

Слайд 18

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Индуктивно-резонансный механизм передачи энергии.
Индуктивно-резонансный механизм

передачи энергии осуществляется при слабых энергиях взаимодействия между молекулами.
Время миграции τ м >> 10-12 с.
Расстояния переноса энергии 2-10 нм

Слайд 19

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 20

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
При экситонном переносе энергии возбуждение

«бежит» по верхним колебательным уровням взаимодействующих молекул, не успевая локализоваться на каждой из них в отдельности.
Время миграции τ м << 10-12 с.

Экситонный механизм передачи энергии.

Слайд 21

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Основные типы фотохимических реакций
1.Фотораспад
2.Фотоперегруппировка
Фотоизомеризация

Фототаутомеризация

Слайд 22

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3. Фотоприсоединение
Фотодимеризация А* +

А = (А*….А) = А2
Фотогидратация А* + Н2О = НАОН
4. Фотоперенос электронов
Фотоокисление А* + В = А+ + Х-
Фотовосстановление А* + С = А- + С+ 5.
5. Фотоперенос протона
фотоприсоединение Н+ А + ВН =АН+ + В-
фотоотдача Н+ АН+ + В = А- + Н+В
6. Фотогидролиз
А-В → А-В* + Н2О → АН + ВОН

Слайд 23

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 24

Люминесценция – свечение атомов, ионов, молекул, возникающее в результате электронного перехода

при их возвращении из возбужденного состояния в основное. При этом молекула преобразует поглощенную энергию в собственное излучение.
Люминесценцию называют холодным свечением
Люминесцирующие вещества могут находиться в любом агрегатном состоянии
Длительность люминесценции от 10-10 с до нескольких часов

Слайд 25

Характеристики люминесцирующих молекул
Спектр возбуждения люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции I от

длины волны возбуждающего света
Спектр люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции от длины волны люминесценции
I = f(λ); I = f(v)
Время жизни люминесценции – время, за которое интенсивность излучения уменьшится в е раз, поскольку затухание люминесценции происходит по закону: It = I0 e-t/τ
t - время люминесценции
τ – время затухания люминесценции

Слайд 26

Классификация видов фотолюминесценции
По длительности свечения
2. По способу возбуждения

Слайд 27

Классификация фотолюминесценции по длительности свечения
1.Флуоресценция (~10-8 c) – вид фотолюминесценции,

при котором молекула переходит в основное состояние S0 из короткоживущего возбужденного состояния S*. Наблюдается сразу же после поглощения квантов света и быстро затухает в результате столкновений излучающей молекулы с другими молекулами в растворе.
2.Фосфоресценция (10-3 с - секунды) – вид фотолюминесценции, при котором молекула переходит в основное состояние S0 из относительно долгоживущего возбужденного состояния S* → Т* → S0, называется послесвечением. Для фосфоресценции характерны большая длина волны излучения, меньшая интенсивность.

Слайд 28

Диаграмма Яблонского
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 29

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 30

Спектр фосфоресценции лежит в области более длинных волн, чем спектр флуоресценции

Слайд 31

Классификация люминесценции по способу возбуждения
Фотолюминесценция
Термолюминесценция
Электролюминесценция
Сонолюминесценция
Триболюминесценция
Хемилюминесценция
Биолюминесценция
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 32

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Законы люминесценции
1.Закон Стокса - спектр

флуоресценции лежит в более длинноволновой области по сравнению со спектром поглощения, т.к. энергия испускаемого кванта ниже, чем энергия поглощенного кванта.

Слайд 33

2.Правило Каши – спектр флуоресценции (и фосфоресценции) не зависит от длины

волны возбуждающего света, т.к. излучательный переход может происходить только с самого нижнего возбужденного колебательного уровня.

Слайд 34

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3.Закон Вавилова – квантовый выход

флуоресценции (Q) не зависит от длины волны возбуждающего света, т.к. излучательный переход может происходить только с самого нижнего возбужденного колебательного уровня.
Квантовый выход Q. - отношение числа излучаемых квантов к числу поглощенных квантов светового потока.

Q (φ) = N/ No
N – количество излучаемых квантов
No – количество поглощенных квантов

Слайд 35

4.Закон зеркальной симметрии (правило Левшина) – спектр испускания флуоресценции представляет

собой зеркальное отражение спектра поглощения, поскольку структура колебательных подуровней одинакова в основном и возбужденном состоянии.

Слайд 36

Cпектрофлуориметр фирмы Horiba Fluoromax - 4

Слайд 37

Хемилюминесценция (ХЛ) – это свечение, сопровождающее биохимические реакции
Процесс хемилюминесценции включает 2

стадии:
Образование продукта в возбужденном состоянии (хемилюминесцентная реакция)
А + В → Р*
2. Испускание кванта света (люминесценция)
Р* → Р + фотон

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 38

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 39

Виды хемилюминесценции (ХЛ) в живых системах
Митогенетическое излучение
Сверхслабое свечение (собственная хемилюминесценция СХЛ)

клеток и тканей
Биолюминесценция (БЛ)
Активированная хемилюминесценция (АХЛ)

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 40

Эмпирические правила ХЛ
1.Спектр хемилюминесценции подобен спектру фосфоресценции, а не спектру флуоресценции.

2. Абсолютная величина квантового выхода в хемилюминесцентных реакциях имеет невысокие значения.
3. Энергия испускаемого фотона равна сумме энтальпии реакции и энергии активации люминесценции (правило Одюбера).
hν = Eа + ∆H

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 41

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
1.Митогенетическое излучение
В 1923 году А.Гурвич обнаружил

митогенетическое излучение делящихся клеток и определил его диапазон - область ультра-фиолетового излучения
(λ = 180-300 нм). Создал концепцию морфогенетического поля организма, которое создает и поддерживает в живых системах специфическую молекулярную упорядоченность.

Слайд 42

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
При помощи биологических объектов возможно

производить индукцию митозов на расстоянии, т. е. можно увеличивать количество митозов в биологическом объекте без непосредственного соприкосновения.

Слайд 43

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2. Собственная ХЛ. Измерение собственного

свечения органов животного

Слайд 44

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
1) реакциями активированных кислородных метаболитов

(АКМ) 2) реакциями перекисного окисления липидов 3) реакции с участием оксида азота

Собственная ХЛ или сверхслабое свечение обусловлено реакциями 3 типов

Слайд 45

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Реакции, сопровождающиеся сверхслабым свечением

Слайд 46

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3.Биолюминесценция (БХЛ)— способность живых организмов

светиться, которая достигается самостоятельно или с помощью симбионтов.
Это видимое глазом свечение, связанное со специфическими ферментативными реакциями, при которых освобождающаяся энергия выделяется в виде света. Специфический фермент называется люциферазой, а его субстрат – люциферином.
БХЛ была открыта в 1887 г. Р. Дюбуа, который показал, что за БХЛ отвечают 2 фракции: 1)низкомолекулярная, устойчивая к нагреванию - люциферин; 2) белковая, инактивирующаяся при нагревании, - люцифераза.
Люциферины окисляются в присутствии люциферазы с образованием оксилюциферина и фотона.

Слайд 47

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Типы биолюминесценции (БЛ): 2.1.Адениннуклеотидная ЛН2 + АТФ

+ О2 → оксиЛ* +АМФ + СО2 + Н2О + hν↑ (λ=560 нм) 2.2.Пиридиннуклеотидная RCHO + O2 + НАДН2 + ФМН2 → RCOOH + Н2О + НАДН+ + ФМН + hν↑ (λ=490 нм) 2.3.Фотопротеины Целентеразин + Ca2+ = Целентерамид* + CO2 = Целентеразин + hν (469 нм)

Слайд 48

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Люциферины живых организмов
Люциферин светляков
люциферин дождевых

червей

целентеразин

варгулин

люциферин улитки

люциферин грибов

Слайд 49

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2.1. Адениннуклеотидный тип БЛ -

биолюминесценция жуков-светляков

Слайд 50

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Каракатица
Каракатица
Ночесветка
Удильщик
2.2. Пиридиннуклеотидный тип БЛ -

организмы, которые светятся с помощью бактерий

Слайд 51

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Сибирский биолюминесцентный червь Fridericia heliota и структура

люциферина F. heliota.

Слайд 52

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2.3. Фотопротеины - биолюминесценция медузы

эквореи

Экворин — люминесцентныйлюминесцентный белок из медузы эквореи (Aequorea victoria) и некоторых других морских организмов. Впервые выделен в 1961—1962 годах американскими учеными Джонсоном и Шимомурой. Состоит из белковой части (апопротеин) и простетической группы целентеразина Люминесцирует в присутствии ионов кальция.

целентеразин

Слайд 53

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотопротеины
Исследование биолюминесцентной системы медузы

Aequorea victoria Осама Шимомурой привели к открытию 2 белков – Са-регулируемого фотопротеина экворина и зеленого флуоресцирующего
белка (GFP).
Биолюминесценция экворина инициируется ионами Са и не зависит от кислорода. Фотопротеин состоит из апопротеина и простетической группы –целентеразина (имидазолпиразина).

Слайд 54

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Проблема, с которой всегда сталкиваются специалисты

по биолюминесценции, — получение достаточного количества биомассы для выделения и исследования веществ, участвующих в реакции. Характерно в этом смысле описание сбора материала на биостанции Фрайди Харбор, которое дал Шимомура в своей нобелевской лекции: «Мы начинали собирать медуз в шесть утра, а в восемь - часть нашей группы принималась отрезать кольца (краевые участки зонтика медузы, наиболее ярко светящиеся). Всю вторую половину дня мы проводили, экстрагируя экворин из колец. Потом мы снова собирали медуз с семи до девяти вечера, на завтра. Наша лаборатория выглядела как фабрика по переработке медуз, и пахло в ней медузами».

Слайд 55

Экворин – апопротеин + целентеразин (189 АК, 22 кДа) Целентеразин + Ca2+

= Целентерамид* + CO2 = Целентеразин + hν (469 нм) Экворин с простетической группой целентеразином, используется как индикатор присутствия ионов Са2+

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 56

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Шимомура обнаружил, что выделенный из

медузы и очищенный экворин in vitro излучает синий свет, в то время как живая медуза светится зелёным. Дальнейшие исследования показали, что за зелёное свечение ответственен другой белок — GFP (green fluorescent protein — зелёный флуоресцентный белок), флуоресцирующий зелёным светом под действием голубого излучния экворина.

Слайд 57

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Осама Шимомура
Нобелевскую премию по химии

2008 года получили О.Шимомура, М.Чалфи, Р.Тсьен «за открытие зелёного флуоресцирующего белка и за разработку новых методов исследований на его основе»

Зелёный флуоресцирующий белок (green fluorescent protein, GFP) впервые обнаружили в 1962 году в организме медузы Aequorea victoria.

Медуза Aequorea victoria (а) обитает в Тихом океане, у западного побережья Северной Америки. Её биолюми-несцентные органы расположены по краю «зонтика» (б, в).
Зелёный флуоресцирующий белок состоит из 238 аминокислот (27 кДа). Аминокислотная цепочка свёрнута в форме «бочки». Внутри расположена хромофорная группа, которая поглощает синий свет, а излучает зелёный.

Слайд 58

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Структура зеленого флуоресцентного белка (GFP),

выделена хромофорная группа – циклический трипептид Ser65-Tyr66-Gly67. Флуоресцентные белки имеют бочкообразную структуру, состоящую из плотно подогнанных 11 β-листов, хорошо экранирующих от внешней среды хромофорную группу. Превращения, происходящие с хромофорной группой внутри этой макромолекулы при освещении определенными длинами волн, лежат в основе фотофизических свойств фотобелков.

Слайд 59

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 60

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 61

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Скульптурная композиция, посвящённая GFP (Вашингтон,

США).

Слайд 62

GFP – флуоресцентная метка для изучения экспрессии клеточных белков
ФГОУ ВПО ЮФУ

каф. биохимии и микробиологии

Слайд 63

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Разноцветные GFP-подобные бели коралловых полипов

Слайд 64

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Визуализация различных компонент живых клеток

с помощью флуоресцентных белков.

Слайд 65

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Клеточный белок актин, меченный красным

флуоресцирующим белком (RFP), выглядит под флуоресцентным микроскопом как изящная пирамидка.

Только что синтезированный в клетке рецепторный белок LAMP2 светится голубым, аппарат Гольджи — зелёным, а рецепторные белки дают красную флуоресценцию.

Внутри клетки на фоне зелёного свечения клеточной цитоплазмы видны красные нити белка тубулина.

Слайд 66

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Американские ученые создали котов,

невосприимчивых к кошачьему вирусу иммунодефицита (ВИК). Чтобы посмотреть, насколько ген, обеспечивающий невосприимчивость, активен в разных клетках животного, исследователи добавили к нему ген флуоресцирующего белка, благодаря которому генно-инженерные коты в ультрафиолетовых лучах светятся зеленым светом.
С помощью вирусного вектора внедрили в ДНК кошачьей яйцеклетки ген противовирусного фактора макаки TRIMCyp, снабжающего клетки устойчивостью к вирусу иммунодефицита. Чтобы проверить, не используя сложных инструментальных методик, насколько этот ген будет активен в различных тканях трансгенных животных, ученые добавили к нему ген зеленого флуоресцирующего белка медузы Aequorea victoria.

Зеленые кошки не болеют СПИДом

Слайд 67

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Поросенок со встроенным геном желтого

белка

Головастики африканской шпорцевой лягушки — нормальный
(справа) и генетически модифицированный

Детеныш макака резуса со встроенным геном GFP

Слайд 68

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Флуоресцентное «творчество».
А. «Рисунок» бактериями, экспрессирующими гены

различных флуоресцентных белков, на чашке петри.
Б. Мыши, несущие ген зеленого флуоресцентного белка, и обычные мыши.

Слайд 69

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пространственные структуры белка miniSOG и

его активного центра

При облучении синим светом miniSOG производит синглетный кислород, чрезвычайно токсичный для клеток.

Фототоксический флуоресцентный белок miniSOG генно-инженер-ными методами получен из домена рецептора синего света растений.

Слайд 70

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Апоптотическая гибель клеток HeLaKyoto,

содержащих miniSOG в митохондриях. Видны специфические для апоптоза пузырьковые структуры.

miniSOG является эффективным генетически кодируемым фотосенсибилизатором, вызывающим гибель клеток в ответ на облучение.

Слайд 71

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Направленный апоптоз клеток с помощью

белка KillerRed, экспрессированного в митохондриях

KillerRed (красный киллер) - флуоресцентный мутант красного белка из антомедузы, облучение которого в клетках бактерий приводит к их массовой гибели. Его индуцируемая светом токсичность определяется продукцией АФК.
KillerRed - фотосенсетайзер. При облучении зеленым светом он теряет способность флуоресцировать и начинает продуцировать АФК.

Слайд 72

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 73

Биолюминесцентный имиджинг (БИ)
БИ основан на реакции окисления люциферазой субстрата, которая сопровождается

испусканием кванта света.
ДНК, кодирующую люциферазу, встраивают в геном целевых клеток, а субстрат вводится системно.
БИ с использованием маркера luc2 - быстрый, крайне чувствительный и неинвазивный метод исследования, в том числе и онкологических процессов.
Продемонстрирована возможность изучения :
- генной экспрессии,
- активности клеточных рецепторов,
- путей сигнальной передачи,
- процессинга РНК,
- белок-белковых взаимодействий,
- жизнедеятельности стволовых клеток,
- процесса апоптоза

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 74

4. Активированная ХЛ
Химические активаторы ХЛ – это соединения, вступающие в

химические реакции с активными формами кислорода (АФК) или органическими радикалами R•, в ходе которых образуются продукты в возбужденном состоянии.
R• + А → РА* → РА + hν
Активаторы: люминол – 3-аминофталевый гидразид

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 75

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Биофизика зрительного восприятия
1877 г. -

Франц Болл открыл зрительный пурпур – родопсин сетчатки глаза, наблюдая выцветание сетчатки лягушки при освещении.
1967 г. – Джордж Уолд - Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с первичными физиологическими и химическими зрительными процессами»

Слайд 76

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение глаза.

Слайд 77

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Строение сетчатки и зрительной клетки-фоторецептора

- палочки

Слайд 78

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение палочки.

Слайд 79

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение глаза

и сетчатки .

Слайд 80

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 81

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пространственная структура зрительного родопсина

Слайд 82

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Лауреаты Нобелевской премии 2012 г.

по химии «за раскрытие подробной схемы того, как работают рецепторы, связанные с G-белками (GPCRs)»

Роберт Лефковиц

Брайан Кобилка

Слайд 83

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение ретиналя.
Помимо

белковой части – опсина, молекула родопсина включает остаток
11-цис-ретиналя, связанный ковалентно с
ε- аминогруппой остатка лизина. Родопсин обладает характерным спектром поглощения при 500 нм.
Поглощение молекулой кванта света индуцирует изомеризацию 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму. В результате изменяется геометрия ретиналя, а спустя 10 мс происходит аллостерический переход родопсина в его активную форму

Слайд 84

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Цикл фотопревращений родопсина.

Слайд 85

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 86

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 87

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Схема активации зрительного каскада

Слайд 88

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 89

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 90

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 91

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 92

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 93

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пурпурная мембрана и бактериородопсин
Светозависимый синтез

АТФ в клетках H. halobium

В 1971 году В. Стоккениус и Д. Остер-хельт выделили из галофильных бактерий Halobacterium halobium хромопротеид интенсивного пурпурного цвета.

В качестве хромофорной части группы бактериородопсин содержит 13-цис и транс-ретиналь. Бактериородопсин выполняет роль светозависимого протонного насоса, создающего градиент ионов водорода, энергия которых используется для синтеза АТФ

Слайд 94

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пруды на юге Мертвого моря

с галобактериями

Слайд 95

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Бактериородопсин в мембране (а -

вид вдоль мембраны, б - вид на мембрану сверху). Цилиндрами показаны семь спиралей этого белка. Показаны и соединяющие эти спирали петли, а также (голубым цветом) молекула ретиналя, прикрепленная внутри бактериородопсина.

Слайд 96

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Структура бактериородопсина и путь протона

Слайд 97

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм перекачивания протонов за счет

энергии света у H. halobium

Слайд 98

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 99

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Технические приложения бактериородопсина (проекты):
протонный транспорт:
генерация

АТФ в реакторах;
опреснение морской воды;
генерация электрической энергии из света;
фотоэлектрические применения:
ультрабыстрая световая детекция;
искусственная сетчатка;
детекция подвижности;
фотохромные применения:
хранение информации:
2D-носители;
3D-носители;
голографические носители;
различные применения:
детекция радиации;
биосенсорные приложения.

Слайд 100

Роль синглетного кислорода 1О2
1. Важный путь образования 1О2 – фотодинамические

реакции с участием пигментов - сенсибилизаторов.
Токсичность пигментов и красителей, которая появляется на свету и в присутствии кислорода, называется фотодинамическим действием.
2.Вызывает развитие фотодинамических болезней человека, животных, растений (гиперицизм, фагопиризм, порфирии, церкоспороз).
3.Создание новых медицинских технологий - фотодинамическая терапия рака (Т.Догерти, 1970); внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК).
Фотосенсибилизаторы - это вещества, которые способны "усиливать" действие света за счет передачи его энергии другим веществам и тем самым запускать цепь различных физических и химических процессов.

Слайд 101

Фотодинамические болезни
1. Порфирии – клинические расстройства, связанные с нарушениями в синтезе

гема, что приводит к появлению необычно большого количества фотосенсибилизаторов - порфиринов в крови, тканях и моче.

Важнейшие симптомы: сверхчувствительность кожи к свету - эритемы, язвы, желудочно-кишечные расстройства, боли, онемения мускулов. Некоторые формы порфирии поражают ЦНС (недостаток производного порфирина витамина В12 ), диапазон проявлений: от раздражительности и мрачности до полной психической ненормальности.

Слайд 102

протопорфирин
Порфирины (ПФ)— самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся хлорофиллы, гем,

ПФ входят в состав цитохромов и других ферментов

Слайд 103

Зверобой содержит гиперицин - вещество, повышающее чувствительность кожи к видимому свету

и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных гиперицизм

Слайд 104

Фагопирин
Гречиха содержит фагопирин - пигмент, повышающий чувствительность кожи к видимому свету

и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных фагопиризм

Слайд 105

Церкоспороз листьев (сероватая пятнистость) – поражение растения грибром р.Cercospora (содержит белок

церкоспорин, запускающий реакцию фотосенсибилизации и образование АФК).

Слайд 106

Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новый способ лечения некоторых видов рака -

активно развивается во многих странах мира

Принцип метода: опухолевые клетки разрушаются под действием активных форм кислорода, которые образуются в фотохимической реакции фотосенсибилизации.

Необходимые условия ФДТ :
свет определенной длины волны,
Фотосенсибилизатор (ФС), избирательно накапливающийся в опухолевых клетках,
кислород.
ФС переносит энергию света на кислород, благодаря чему последний переходит в возбужденное синглетное состояние и вызывает разрушение опухолевых клеток.

Слайд 107

Основные этапы фотодинамической терапии рака.

Слайд 108

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 109

Летальные реакции
Приводят к гибели организма УФ-излучением. В случае микроорганизмов различают бактериостатический

(клетки живут, но не размножаются) и бактерицидный (клетки гибнут) эффекты.
Фотодинамический эффект – сенсибилизация организма к действию видимого света в присутствии красителя и кислорода. Данный эффект был открыт Оскаром Раабом, студентом профессора Херманна фон Таппайнера в Мюнхенском Фармакологическом и нституте в 1888 г. Суть открытия Рааба состояла в том, что, когда интенсивность света в поле микроскопа была достаточно большой, окрашенные акридином или другими флуоресцирующими красителями клетки парамеции прекращают движение и погибают, причем спектр действия этого эффекта соответствует спектрам поглощения красителей.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 110

Фотодеструктивные процессы
1.Действие УФ-излучения на белковые системы
1.1. Фотоионизация ароматических аминокислот с образованием

катион-радикала и сольватированного электрона. При распаде катион-радикала возникает нейтральный радикал.
АН + hν = АН* = AH+• + esolv
AH+• = A• + H+
1.2. Фотолиз цистина с разрывом S-S связей и возникновение радикала цистеина – тиильного радикала (CS•)
2.Действие УФ-излучения на нуклеиновые кислоты
2.1. Образование фотодимеров тимина, урацила, цитозина и смешанных димеров.
2. 2. Реакция гидратации урацила и цитозина.
2.3. Разрывы полинуклеотидной цепи ДНК.
2.4. Образование внутримолекулярных ковалентных сшивок между двумя комплементарными цепями ДНК в растворе.
2.5. Фотоденатурация ДНК.
2.6. Индукция сшивок нуклеиновая кислота-белок в составе РНП и ДНП.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 111

3.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны.
3.1. Перекисное фотоокисление липидов.
3.2.

Повышение проницаемости биомембран для различных веществ, и прежде всего для ионов.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Фотобиология. Основные термины

Содержание

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииФотобиология (ФБ, квантовая биофизика) –

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Шкала электромагнитных колебанийФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииОптическая область спектра

Закон Бугера-Ламберта-БераФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииОсновные стадии фотобиологического процесса1.Фотофизическая (поглощение

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПоглощение и испускание света иллюстрирует

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииВзаимодействие молекул с фотонамиВозбуждение молекулы

Идеализированный спектр поглощенияФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииВсе электронные переходы происходят без

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПреобразование энергии возбужденных электронных состояний

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииТрансформация энергии электронного возбуждения (внутренняя

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииИндуктивно-резонансный механизм передачи энергии.Индуктивно-резонансный механизм

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПри экситонном переносе энергии возбуждение

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииОсновные типы фотохимических реакций1.Фотораспад2.Фотоперегруппировка Фотоизомеризация

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии3. Фотоприсоединение Фотодимеризация А* +

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Люминесценция – свечение атомов, ионов, молекул, возникающее в результате электронного перехода

Характеристики люминесцирующих молекулСпектр возбуждения люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции I от

Классификация видов фотолюминесценцииПо длительности свечения2. По способу возбуждения

Классификация фотолюминесценции по длительности свечения 1.Флуоресценция (~10-8 c) – вид фотолюминесценции,

Диаграмма ЯблонскогоФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Спектр фосфоресценции лежит в области более длинных волн, чем спектр флуоресценции

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииЗаконы люминесценции1.Закон Стокса - спектр

2.Правило Каши – спектр флуоресценции (и фосфоресценции) не зависит от длины

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии3.Закон Вавилова – квантовый выход

4.Закон зеркальной симметрии (правило Левшина) – спектр испускания флуоресценции представляет

Cпектрофлуориметр фирмы Horiba Fluoromax - 4

Хемилюминесценция (ХЛ) – это свечение, сопровождающее биохимические реакцииПроцесс хемилюминесценции включает 2

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Виды хемилюминесценции (ХЛ) в живых системахМитогенетическое излучениеСверхслабое свечение (собственная хемилюминесценция СХЛ)

Эмпирические правила ХЛ1.Спектр хемилюминесценции подобен спектру фосфоресценции, а не спектру флуоресценции.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 1.Митогенетическое излучениеВ 1923 году А.Гурвич обнаружил

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПри помощи биологических объектов возможно

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии2. Собственная ХЛ. Измерение собственного

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии1) реакциями активированных кислородных метаболитов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииРеакции, сопровождающиеся сверхслабым свечением

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 3.Биолюминесценция (БХЛ)— способность живых организмов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииТипы биолюминесценции (БЛ): 2.1.Адениннуклеотидная ЛН2 + АТФ

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииЛюциферины живых организмовЛюциферин светляковлюциферин дождевых

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии2.1. Адениннуклеотидный тип БЛ -

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииКаракатицаКаракатицаНочесветкаУдильщик2.2. Пиридиннуклеотидный тип БЛ -

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСибирский биолюминесцентный червь Fridericia heliota и структура

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии2.3. Фотопротеины - биолюминесценция медузы

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии ФотопротеиныИсследование биолюминесцентной системы медузы

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПроблема, с которой всегда сталкиваются специалисты

Экворин – апопротеин + целентеразин (189 АК, 22 кДа) Целентеразин + Ca2+

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииШимомура обнаружил, что выделенный из

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииОсама Шимомура Нобелевскую премию по химии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСтруктура зеленого флуоресцентного белка (GFP),

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСкульптурная композиция, посвящённая GFP (Вашингтон,

GFP – флуоресцентная метка для изучения экспрессии клеточных белковФГОУ ВПО ЮФУ

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииРазноцветные GFP-подобные бели коралловых полипов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииВизуализация различных компонент живых клеток

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииКлеточный белок актин, меченный красным

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Американские ученые создали котов,

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПоросенок со встроенным геном желтого

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииФлуоресцентное «творчество». А. «Рисунок» бактериями, экспрессирующими гены

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПространственные структуры белка miniSOG и

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Апоптотическая гибель клеток HeLaKyoto,

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииНаправленный апоптоз клеток с помощью

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Биолюминесцентный имиджинг (БИ)БИ основан на реакции окисления люциферазой субстрата, которая сопровождается

4. Активированная ХЛ Химические активаторы ХЛ – это соединения, вступающие в

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииБиофизика зрительного восприятия1877 г. -

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотобиология (ФБ, квантовая биофизика) –

Шкала электромагнитных колебаний
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Оптическая область спектра

Закон Бугера-Ламберта-Бера
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Основные стадии фотобиологического процесса
1.Фотофизическая (поглощение

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Поглощение и испускание света иллюстрирует

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Взаимодействие молекул с фотонами
Возбуждение молекулы

Идеализированный спектр поглощения
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Все электронные переходы происходят без

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Преобразование энергии возбужденных электронных состояний

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Трансформация энергии электронного возбуждения (внутренняя

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Индуктивно-резонансный механизм передачи энергии.
Индуктивно-резонансный механизм

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
При экситонном переносе энергии возбуждение

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Основные типы фотохимических реакций
1.Фотораспад
2.Фотоперегруппировка
Фотоизомеризация

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3. Фотоприсоединение
Фотодимеризация А* +

Характеристики люминесцирующих молекул
Спектр возбуждения люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции I от

Классификация видов фотолюминесценции
По длительности свечения
2. По способу возбуждения

Классификация фотолюминесценции по длительности свечения
1.Флуоресценция (~10-8 c) – вид фотолюминесценции,

Диаграмма Яблонского
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Законы люминесценции
1.Закон Стокса - спектр

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3.Закон Вавилова – квантовый выход

Хемилюминесценция (ХЛ) – это свечение, сопровождающее биохимические реакции
Процесс хемилюминесценции включает 2

Виды хемилюминесценции (ХЛ) в живых системах
Митогенетическое излучение
Сверхслабое свечение (собственная хемилюминесценция СХЛ)

Эмпирические правила ХЛ
1.Спектр хемилюминесценции подобен спектру фосфоресценции, а не спектру флуоресценции.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
1.Митогенетическое излучение
В 1923 году А.Гурвич обнаружил

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
При помощи биологических объектов возможно

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2. Собственная ХЛ. Измерение собственного

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
1) реакциями активированных кислородных метаболитов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Реакции, сопровождающиеся сверхслабым свечением

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
3.Биолюминесценция (БХЛ)— способность живых организмов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Типы биолюминесценции (БЛ): 2.1.Адениннуклеотидная ЛН2 + АТФ

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Люциферины живых организмов
Люциферин светляков
люциферин дождевых

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2.1. Адениннуклеотидный тип БЛ -

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Каракатица
Каракатица
Ночесветка
Удильщик
2.2. Пиридиннуклеотидный тип БЛ -

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Сибирский биолюминесцентный червь Fridericia heliota и структура

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
2.3. Фотопротеины - биолюминесценция медузы

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотопротеины
Исследование биолюминесцентной системы медузы

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Проблема, с которой всегда сталкиваются специалисты

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Шимомура обнаружил, что выделенный из

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Осама Шимомура
Нобелевскую премию по химии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Структура зеленого флуоресцентного белка (GFP),

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Скульптурная композиция, посвящённая GFP (Вашингтон,

GFP – флуоресцентная метка для изучения экспрессии клеточных белков
ФГОУ ВПО ЮФУ

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Разноцветные GFP-подобные бели коралловых полипов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Визуализация различных компонент живых клеток

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Клеточный белок актин, меченный красным

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Американские ученые создали котов,

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Поросенок со встроенным геном желтого

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Флуоресцентное «творчество».
А. «Рисунок» бактериями, экспрессирующими гены

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пространственные структуры белка miniSOG и

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Апоптотическая гибель клеток HeLaKyoto,

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Направленный апоптоз клеток с помощью

Биолюминесцентный имиджинг (БИ)
БИ основан на реакции окисления люциферазой субстрата, которая сопровождается

4. Активированная ХЛ
Химические активаторы ХЛ – это соединения, вступающие в

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Биофизика зрительного восприятия
1877 г. -