6. Кинетика ферментативных реакций (уравнения Михаэлиса-Ментен).

Кинетика ферментативной реакции (т. е. зависимость скорости реакции от ее условий) определяется в первую очередь свойствами катализатора, вследствие чего она значительно сложнее, чем кинетика некаталитических реакций. А. Модель Михаэлиса-Ментен Наиболее удобной оказалась простая модель, разработанная в 1913 г. Она объясняет характерную гиперболическую зависимость активности фермента от концентрации субстрата (1) и позволяет получать константы, которые количественно характеризуют эффективность фермента. Модель Михаэлиса-Ментен исходит из того, что вначале субстрат А образует с ферментом E (З) комплекс, который превращается в продукт В намного быстрее, чем в отсутствие фермента. Константа скорости kкат (2) намного выше, чем константа некаталитической реакции k. Константу kкат называют еще «числом оборотов» поскольку она соответствует числу молекул субстрата, превращаемых в продукт одной молекулой фермента за 1 с. Согласно этой модели, активность фермента определяется долей комплекса EA от общей концентрации фермента [E] t , т. е., отношением [EA] / [E] t (З). С целью упрощения модель предполагает, что E, А и ЕА находятся в химическом равновесии согласно закону действующих масс (см. с. 24), что дает в итоге для диссоциации комплекса EA уравнение: [E][A]/[EA] = Km Поскольку [E] t = [E] + [EA], [EА] = [E] t [А]/(Кm + [А]) Из v = kкат[EA] (2) и предыдущего выражения получают уравнение Михаэлиса-Ментен (4). Уравнение содержит две величины (два параметра), которые не зависят от концентрации субстрата [A], но характеризуют свойства фермента: это произведение kкат[E] t , соответствующее максимальной скорости реакции V при высокий концентрации субстрата, и константа Михаэлиса Кm , характеризующая сродствофермента к субстрату. Константа Михаэлиса численно равна той концентрации субстрата [A]. при которой ν достигает половины максимальной величины V (если v = V/2, то [A] / (Кm + [A]) = 1/2, т. е. Km = [А]). Высокое сродство фермента к субстрату характеризуется низкой величиной Кm и наоборот, Модель Михаэлиса-Ментен основывается на нескольких не совсем реальных допущениях, таких, как необратимое превращение EA в E + В, достижение равновесия между E, A и EA, отсутствие в растворе других форм фермента, кроме E и EA. Только при соблюдении этих гипотетических условий Km соответствует константе диссоциации комплекса, а kкат — константе скорости peакции EA → E + В.

7. Чувствительность различных биологических объектов к радиации. Действие ионизирующего облучения на живые системы.

Радиочувствительность — чувствительность биологических объектов к повреждающему воздействию ионизирующего излучения. Количественная оценка Р. производится путем измерения поглощенных доз ионизирующего излучения, вызывающих определенный эффект. Во многих исследованиях она основывается на измерении дозы ионизирующего излучения, вызывающей гибель 50% облученных объектов (так называемая 50% летальная доза, или DL50). Сопоставление Р. разных объектов производят посредством измерения поглощенных доз излучения, вызывающих у них одинаковый эффект, выявляемый по одному и тому же критерию. Не меньше различий Р. отмечается у разных клеток и тканей. Наряду с радиочувствительными (система крови, кишечник и половые железы) существуют так называемые радиоустойчивые, или радиорезистентные, системы и ткани (костная, мышечная и нервная).

Радиочувствительность варьирует в пределах одного вида в зависимости от возраста — возрастная Р. (так, наиболее радиочувствительными являются молодые и старые экспериментальные животные, наиболее радиорезистентными — половозрелые и новорожденные), от пола — половая Р. (как правило, самцы более радиочувствительны) и индивидуальная Р. у разных особей одной или той же популяции. Менее изучены сезонные и суточные колебания радиочувствительности. Ионизирующее излучение, действуя на живой организм, вызывает в нем цепочку обратимых и необратимых изменений, которые приводят к тем или иным биологическим последствиям. В процессе ионизации происходит разрушение молекул вещества, образуются «свободные радикалы» и сильные окислители с высокой химической активностью. Получающиеся в процессе радиолиза воды (в биологической ткани 60—70% по массе составляет вода) свободные радикалы и окислители, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению жизнедеятельности организма в целом. Например, смертельная доза ионизирующего излучения для человека, равная 600 рад (600 бэр).

Эффекты воздействия ионизирующего излучения на живой организм разделяют на две категории: соматические, которые возникают в организме человека, непосредственно подвергшегося облучению, и генетические, проявляющиеся у его потомков. Тяжесть поражения организма, вызванного дозой радиации, зависит от того, получает ли ее организм сразу или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения, поэтому они лучше переносят серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.Кроме того, реакция разных органов и тканей человека на облучение неодинакова, причем различия очень велики. Красный костный мозг, другие элементы кроветворной системы, репродуктивные органы и глаза наиболее уязвимы при облучении. Дети также крайне чувствительны к действию радиации. Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. К ним можно отнести почки, печень, мочевой пузырь, зрелые хрящевые ткани.

Что при однократном равномерном гамма-облучении всего тела: 10000 бэр — смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы,75 бэр — кратковременные незначительные изменения состава крови,30 бэр — облучение при рентгеноскопии желудка (разовое),10 бэр — допустимое аварийное облучение населения (разовое),5 бэр — допустимое облучение персонала в нормальных условиях за год,0,350 бэр — годовая эквивалентная доза облучения за счет всех источников излучения в среднем для жителя России.