Свечение сопровождающее биологические реакции
ибиотиков и т В последнее время используют препараты иммобилизованной
люциферазы (т. е. фермента, молекулы которого химически связаны с
полимерной пленкой), стабильность которой выше; такой препарат можно
использовать многократно.
Биолюминесценция светящихся бактерий
К числу светящихся относится немного видов бактерий. Хемилюминесцентная
реакция, непосредственно сопровождаемая hemilumм, катализируется ферментом
— бактериальной люциферазой и включает в себя процессы окисления
восстановленного флавинмононуклеотида ФМН-Н2 до ФМН и одновременно -
алифатического (С14) альдегида до миристиновой (С14) кислоты В последние
годы получают все большее распространение биохимические анализы, в которых
в качестве тест-объекта используют целые бактериальные клетки (в
суспензии), экстракты светящихся бактерий, изолированный фермент -
люциферазу.
Прежде всего, измерение биолюминесценции бактерий можно использовать для
определения низких концентраций кислорода. Дело в том, что в отсутствие
кислорода фотобактерии не обладают hemilumм, hemilum усиливается
пропорционально концентрации кислорода в среде в интервале концентраций О2
от 2•10-8 до 5•10-6 моль/л.
Можно использовать светящиеся бактерии и в качестве "лабораторного
животного", т. е. живых организмов, на которых изучают, к примеру, действие
различных токсических веществ. Светящиеся бактерии весьма чувствительны к
примесям токсических веществ в воде, и измерение биолюминесценции можно
использовать для оценки загрязнения воды токсическими соединениями, скажем
ионами тяжелых металлов.
С другой стороны, hemilum бактерий можно использовать для
предварительной оценки эффективности новых антибиотиков. Но наиболее
перспективно, несомненно, применение очищенных препаратов бактериальной
люциферазы. Фермент, очищенный от примесей низкомолекулярных соединений,
обладает способностью к излучению света лишь в присутствии всех трех
субстратов: кислорода, ФМН-Н2 и длинноцепочечного альдегида (с длиной цепи
не менее 8 углеродных атомов). Добавив к изолированной бактериальной
люциферазе ФМН-Н2, исследователь получает высокочувствительную систему для
определения алифатических альдегидов; к их числу принадлежат, в частности,
половые гормоны насекомых, феромоны, которые обнаруживаются в количестве 10-
14 моль, что позволяет изучать метаболизм этих веществ у одной особи.
Биолюминесценция медузы Aequorea
В последнее время для обнаружения малых количеств ионов кальция широко
используется хемилюминесценция белка, выделенного из медузы Aequorea. Этот
фотопротеин, называемый акворином, содержит в себе ковалентно связанный
люциферин, который в присутствии ионов Са2+ подвергается химическим
превращениям с образованием продукта в возбужденном электронном состоянии.
Вследствие малой инерционности и высокой чувствительности биолюминесцентный
метод весьма эффективен при изучении высвобождения и связывания Са2+ в
биологических системах, например, во время мышечного сокращения. При этом
экворин добавляют прямо к изучаемому объекту и по интенсивности
биолюминесценции следят за динамикой изменения содержания свободного
кальция.
Заключение
Подобно многим другим разделам науки, хемилюминесценция и
биолюминесценция вначале были объектом исследования, а потом стали методом
исследования других объектов. На сегодняшний день химические и физические
явления, лежащие в основе чудесного превращения энергии биохимических
реакций в световое излучение, в основном расшифрованы.
Началось более или менее широкое использование хеми- и
биолюминесценции в биохимических лабораторных и клинических исследованиях.
Создаются серийные приборы - хемилюминометры и биолюминометры, выпускаются
наборы реактивов для анализа определенных антигенов, антител и ферментов в
крови больных и в других биологических жидкостях. Ведется поиск новых
соединений, обладающих способностью вступать в химические реакции,
сопровождающиеся hemilumм, с химически-активными продуктами
жизнедеятельности живых клеток, такими как свободные радикалы и пероксиды
(химические активаторы ХЛ), равно как и веществ, усиливающих квантовый
выход хемилюминесценции (физические активаторы ХЛ).
Одновременно с этим расширяется применение в аналитических целей
методов биолюминесценции. Прогресс органической химии, молекулярной
биологии и биотехнологии избавил нас от необходимости путешествовать на юг,
чтобы ловить по ночам светляков, или охотиться в океане за медузами, чтобы
выделить из живых существ фермент люциферазу и субстрат биолюминесцентных
реакций - люциферин: люциферины научились синтезировать, а многие
люциферазы можно получить сейчас методами генной инженерии. Короче говоря,
применение методов хеми- и биолюминесценции безусловно поможет пролить свет
на многие загадки, еще не решенные учеными.
| |  скачать работу |
Свечение сопровождающее биологические реакции |
