- •Предмет и задачи биофизики. История развития биофизики. Разделы биофизики.
- •Особенности кинетики биологических процессов. Параметры и переменные. Влияние концентраций на скорость реакций. Понятие «узкого места».
- •Механизмы первичных реакций в организме при размене физической энергии на химическую (теория мишени, теория непрямого действия, теория цепных процессов).
- •Влияние температуры на скорость реакций в биологических системах.
- •Перекисное окисление липидов в мембранах. Биологические последствия пероксидации липидов.
- •Кинетика ферментативных реакций (уравнения Михаэлиса-Ментен).
- •Чувствительность различных биологических объектов к радиации. Действие ионизирующего облучения на живые системы.
- •Аллостерическое и конкурентное ингибирование ферментативных реакций. Субстратное торможение. Индукция и репрессия синтеза ферментов (по Жакобу и Моно).
- •Статистический характер организации биополимеров (на примере двумерной свободно сочлененной полимерной цепи).
- •Раздел III. Пространственная организация биополимеров
- •Глава VII. Пространственные конфигурации полимерных молекул (стр. 167 - 182)
- •§1. Статистический характер организации полимеров
- •Множественность стационарных состояний. Модели триггерного типа. Силовое и параметрическое переключение триггера. Гистерезисные явления.
- •Транспорт электролитов (электрохимический потенциал, электродиффузионное уравнение Нернста-Планка , гидратация ионов).
- •Классификация термодинамических систем. Первый закон термодинамики и его применимость в биологии. Закон Гесса.
- •Транспорт электролитов (ионное равновесие на границе мембрана-раствор, равновесие Доннана).
- •Второй закон термодинамики. Понятие градиента. Энтропия, свободная и связанная энергия.
- •Пространственная конформация биополимеров (стереоспецифичность аминокислот, первичная, вторичная, третичная, четверичная структура белка).
- •Вида ионизирующих излучений. Единицы измерения дозы ионизирующего излучения.
- •Изменение энтропии в открытых системах. Стационарные состояния и состояния термодинамического равновесия. Принцип Ле-Шателье.
- •Механно-химические процессы в полимерах.
- •Активный транспорт (участие атф-аз вм активном транспорте ионов через биологические мембраны).
- •Переносчики и каналы.
- •Устойчивость и неустойчивость стационарного состояния (на примере гидродинамической модели).
- •1. Кинетические уравнения Лотки (a.J. Lotka. Elements of Physical Biology, 1925)
- •2. Модель Вольтерра
- •(По к. Вилли, в. Детье, 1974)
- •Активный транспорт (электрогенный транспорт ионов – опыт Уссинга и ).
- •Понятие обобщенных сил и потоков. Соотношение взаимности Онзагера. Теорема Пригожина.
- •Простая и облегченная диффузия.
- •Кооперативные свойства макромолекул (механизм кооперативного связывания кислорода гемоглобином и миоглобином).
- •Потенциал покоя и его происхождение.
- •[Править]История открытия
- •[Править]Общие положения
- •[Править]Формирование потенциала покоя
- •Поверхностный заряд мембранных систем (происхождение дзета-потенциалов – представление Гельмгольца, Гуи, Штерна; определение дзета-потенциалов).
- •Состояние воды и гидрофобные взаимодействия.
- •Потенциал действия (изменение электропроводной мембраны, потоки ионов натрия и калия, схема функционирования натриевого канала при возбуждении). Распространение возбуждения.
- •Роль гидрофобных взаимодействий в формировании структуры белков. Переход спираль-клубок. Переход глобула-клубок.
- •Переход клубок—глобула
- •Транспорт неэлектролитов (проницаемость мембран для воды, роль коллоидно-осмотического давления плазмы в переносе воды).
- •Электропроводность биосистем (закономерности происхождения постоянного тока через биологические объекты; явления поляризации).
- •Сокращение мышцы (схема взаимодействия актина и миозина по а.Хаксли).
- •Электропроводность биосистем (закономерности происхождения переменного тока через биологические объекты; дисперсия электропроводности).
- •5. Живая ткань как проводник переменного электрического тока. Дисперсия
- •Химия и физика мышцы (схема взаимодействия актина с миозином по Хаксли, кривая зависимости скорости изотонического сокращения от величины нагрузки по Хиллу).
- •Структура биомембран: развитие представление о структуре, модельные мембранные системы.
- •Ковалентные и слабые связи.
- •21. Слабые связи.
- •Динамические модели биологических систем. Понятие фазовой плоскости. Фазовой портрет системы.
- •12. Понятие фазовой плоскости. Фазовый портрет системы.
- •Свободные радикалы. Методы изучения. Классификация свободных радикалов.
- •Классификация свободных радикалов, образующихся в нашем организме
- •Первичные радикалы (радикалы кислорода, окись азота, радикал коэнзима q). Первичные радикалы
- •Активные формы кислорода
- •Окись азота
- •Радикал коэнзима q
- •Клеточные системы антирадикальной защиты.
- •Динамика мембран. Фазовые переходы в липидном бислое.
- •Слабые взаимодействия (ион-ионное взаимодействие, диполь-дипольное взаимодействие, наведенные диполи, лондоновские или дисперсные силы).
- •Свойства
- •Слабый распад
- •Дисперсионное взаимодействие
- •Характеристика ковалентной связи.
Свободные радикалы. Методы изучения. Классификация свободных радикалов.
Хорошо известно, что в органических молекулах (включая те, из которых состоит наш организм) электроны на внешней электронной оболочке располагаются парами: одна пара на каждой орбитали. Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный (одиночный) электрон. Это делает радикалы химически активными, поскольку радикал стремится вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул и тем самым их повреждая. Неспаренный электрон в радикалах принято обозначать точкой. Например, радикал гидроксила обозначают как HO·, радикал перекиси водорода как HOO·, радикал супероксида как ·OO- или O2·-. Ниже даны формулы двух радикалов этилового спирта: CH3CH2O·; CH3•СHOH
Классификация свободных радикалов, образующихся в нашем организме
Согласно предложенной нами классификации, все радикалы, образующиеся в нашем организме, можно разделить на природные и чужеродные. В свою очередь природные радикалы можно разделить на первичные (полезные), вторичные (повреждающие) и третичные (радикалы антиоксидантов) (см. схему на рис.2 и таблицы 1 и 2). Образование первичных радикалов осуществляется при участии определенных ферментных систем; эти радикалы выполняют полезные для организма функции. Из первичного радикала – супероксида, а также в результате других реакций в организме могут образоваться весьма активные молекулярные соединения: перекись водорода, гипохлорит и гидроперекиси липидов. Под действием ионов металлов переменной валентности, в первую очередь – ионов Fe2+, из этих веществ образуются вторичные свободные радикалы, такие как радикал гидроксила и радикалы липидов, которые оказывают разрушительное действие на клеточные структуры (таблица 2).
Таблица 1. Первичные радикалы, образующиеся в нашем организме
Название радикала |
Структура радикала |
Ферментная система, ответственная за образование радикала |
Биологическая роль радикала |
Супероксид |
·OO- |
НАДФН-оксидаза |
Антимикробная защита |
Нитроксид |
·NO |
NO-синтаза |
Фактор расслабления сосудов |
Убихинол |
·Q |
Дыхательная цепь митохондрий |
Переносчик электронов |
Таблица 2. Вторичные радикалы
Название радикала |
Структура радикала |
Образуется в реакции |
Радикал гидроксила |
·OH |
Fe2+ + HOOH -> Fe3+ + HO- + ·OH Fe2+ + ClO- + H+ -> Fe3+ +Cl - + ·OH |
Липидные радикалы |
LO· L· LOO· |
Fe2+ + LOOH -> Fe3+ + HO- + LO· LO· + LH -> LOH + L· L· + O2 -> LOO· |
Перечисленные в таблицах 1 и 2 радикалы можно считать природными, поскольку они в определенном количестве всегда образуются в наших клетках. Наряду с этими радикалами разрушительное действие могут оказывать радикалы, появляющиеся при таких воздействиях, как ионизирующее излучение, ультрафиолетовое облучение или даже освещение интенсивным видимым светом, например, светом лазера. Такие радикалы можно назвать чужеродными. К ним принадлежат также радикалы, образующиеся из попавших в организм посторонних соединений, ксенобиотиков, многие из которых оказывают токсическое действие именно благодаря свободным радикалам, образующимся при метаболизме этих соединений.