15. Пространственная конформация биополимеров (стереоспецифичность аминокислот, первичная, вторичная, третичная, четверичная структура белка).

Различают 3 типа субстратной специфичности: 1 абсолютная субстратная специфичность - это способность фермента катализировать превращение только одного, строго определенного субстрата; 2 относительная субстратная специфичность - способность фермента катализировать превращения нескольких, сходных по строению, субстратов; 3стереоспецифичность - способность фермента катализировать превращения определенных стереоизомеров.

Например, фермент оксидаза L-аминокислот способен окислять все аминокислоты, но относящиеся только к L-ряду. Таким образом, этот фермент обладает относительной субстратной специфичностью и стереоспецифичностью одновременно. обычно при рассмотрении пространственной организации биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты) выделяют четыре уровня: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру. Хотя такое разделение в значительной мере условно, оно весьма полезно для систематизации наших знаний о строении биополимеров. Первичной структурой (первичной последовательностью) называют порядок, в котором мономерные единицы связаны между собой ковалентными связями. Вторичная структура. Часто в полимерных цепях содержатся участки, мономерные остатки которых образуют локально упорядоченные трехмерные структуры. Совокупность таких упорядоченных структур называют вторичной структурой биополимера. Третичная структура биополимера — это полная трехмерная структура одной неделимой структурной единицы. Четвертичная структура. Многие биополимеры имеют и четвертичную структуру, в которой отдельные структурные единицы, называемые субъединицами, объединены за счет электростатического притяжения, водородных связей и гидрофобных взаимодействий в олигомер. Субъединицы четвертичной структуры могут быть как одинаковыми, так и различными, а расположение их в четвертичной структуре как симметричным, так и асимметричным. Первичная последовательность (структура) не несет непосредственной информации о пространственном строении (конформации) биополимеров (хотя очевидно, что конформация биополимеров в значительной степени определяется конформационными возможностями составляющих их мономерных единиц). О ней уже было сказано в предыдущем разделе. Ниже мы остановимся только на вторичной, третичной и четвертичной структурах. Но прежде, чем перейти к рассмотрению пространственного строения биополимеров следует познакомиться с силами, стабилизирующими пространственную структуру биополимеров.

16. Вида ионизирующих излучений. Единицы измерения дозы ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение – это различные виды микрочастиц и физических полей способных ионизировать вещество. Основными видами ионизирующего излучения является электро-магнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучение), а также  потоки заряженных частиц – альфа-частицы и бета-частицы, которые возникают при ядерном взрыве.  Альфа излучение – поток  положительно заряженных частиц, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Частица идентична ядру атома гелия-4 (4He2+). Образуется при альфа-распаде ядер. Впервые альфа-излучение открыл Э. Резерфорд. Источником альфа-излучения являются радиоактивные элементы. В отличие от других видов ионизирующего излучения альфа-излучение является наиболее безобидным. Оно опасно лишь при попадании в организм такого вещества (вдыхание, съедание, выпивание, втирание и т.д.), так как пробег альфа частицы, например с энергией 5 МэВ, в воздухе составляет 3,7 см, а в биологической ткани 0,05 мм. Альфа-излучение попавшего в организм радионуклида наносит поистине кошмарные разрушения, т.к. коэффициент качества альфа излучения с энергией меньше 10 МэВ равен 20мм. а потери энергии происходят в очень тонком слое биологической ткани. Оно практически сжигает его. При поглощении альфа-частиц живыми организмами могут возникнуть мутагенные (факторы, вызывающий мутацию), канцерогенные (вещества или физический агент (излучение), способные вызвать развитие злокачественных новообразований) и другие отрицательные эффекты.  Проникающая способность А.-и. невелика т.к. задерживается листом бумаги. Бета-излучение (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада. Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение.Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β—), положительно заряженные — позитронами (β+).

Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (для рения-187) до десятков МэВ (для короткоживущих ядер, далёких от линии бета-стабильности). Бета-лучи под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления. Скорость частиц в бета-лучах близка к скорости света. Бета-лучи способны ионизировать газы, вызывать химические реакции, люминесценцию, действовать на фотопластинки. Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см2 (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ. Гамма-излучение вид электромагнитного излучения с чрезвычайно маленькой длиной волны — < 5×10−3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — то к рентгеновскому излучению. Единицы измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или его объема (Бк/л, Бк/куб.м).  Часто используют внесистемную единицу - кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки = 3,7.1010 Бк. Широко известная внесистемная единица рентген (Р, R) служит для определения экспозиционной дозы. Один рентген соответствует дозе рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 воздуха образуется 2.109 пар ионов. 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг. Чтобы оценить действие излучения на вещество, измеряют поглощенную дозу, которая определяется как поглощенная энергия на единицу массы. Единица поглощенной дозы называется рад. Один рад равен 100 эрг/г. В системе СИ используют другую единицу - грей(Гр, Gy). 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг. Биологическое действие ионизирующих излучений Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.