Рентген сәулесінің дифракциясы әдісі.

Жасушалар мен макромолекулалардың құрылысын оқып- зерттеуде рентгенді құрылымды талдау әдісінің мәні зор. Рентгенді құрылымды талдау зерттелетін затта электромагниттік сәулелердің дифракциясы құбылысына негізделген объектілер құрылымын анықтау әдісі.

Мембрана құрылымын анықтау кезінде рентген сәулесінің дифракциясының пайда болуының ең негізгі шарттарының бірі- рентген сәулесі бағытталған объектінің өлшемдері мен осы сәуленің толқын ұзындығының бірдей болуы болып табылады. Нанометрлі диапазондағы объектілерді талдау үшін рентген сәулесі қажет (оның толқын ұзындықтарының диапазоны 10 ^-5 - 80 нм- ге дейін).

Рентген сәулесінің жолында өлшемдері осы сәулелердің толқын ұзындығындай болатын бөгеттер болған кезде ғана дифракция байқалады.

Заттың құрылымын анықтауда рентген сәулесінің қолданылу принципін ұғыну үшін заттың кристалл торын қарастырайық. Ондағы көрші екі атомға параллель сәулелер түседі дейік (сурет 5). Осы рентген сәулелері кристалл тордың көрші атомдарынан шағылып, одан кейін интерференцияланып, экранның бір нүктесіне шоғырланады. Атомаралық қашықтықтың d, сырғанау бұрышының мәндерін енгізе отырып, сәулелер жолының айырмасын табамыз: ;

Сурет 5. Рентген сәулесінің дифракциясы.

Экранның қандайда бір нүктесінде екі толқынның бірін- бірі күшейтуінің шарты осы жол айырмасының толқын ұзындығының бүтін санына тең болатындығы болып табылады: .

Экрандағы дифракция суретін бақылай отырып, мысалы, бірінші ретті максимумның (n=1) қандай бұрышпен бақыланатынын анықтауға болады. Толқын ұзындығын біле отырып, зерттелетін зат құрылымының маңызды параметрін – атомаралық қашықтықты табуға болады: ;

Мембрананың құрылымын зерттегенде нақты зерттеу әдістемесі анағұрлым қиын, бірақ ол жоғарыда айтылғандарға негізделеді.

Рентгенді құрылымды талдаудың көмегімен фосфолипидтердің биқабатты орналасатындығы және мембранада ақуыздардың бар екендігі дәлелденген, мембрананың маңызды параметрлері есептелінген.

Мембрананы зерттеудің люминесцентті әдістері.

Люминесценция- «суық жарқырау». Тірі табиғатта кең тараған люминесценция- биолюминесценция. Жарқырауды туғызатын факторларға байланысты люминесценция бірнеше түрге бөлінеді: фотолюминесценция, электролюминесценция, пьезолюминесценция, хемилюминесценция және т.б. Биологиялық объектілердің люминесценциясы меншікті (бірінші ретті) болуы мүмкін не зерттелетін жүйеге арнайы заттарды қосу есебінен (екінші ретті) пайда болуы мүмкін. Қарапайым ақуыздардың меншікті люминесценциясы (жарқырауы) триптофан мен тирозиннің амин қышқылдарының бар болуымен анықталады.

Меншікті люминесценциясы болмайтын көптеген қосылыстар сәйкес химиялық өңдеу кезінде люминесценциялана бастайды. Бұл екінші ретті люминесценция деп аталады. Оны ауруды диагностикалауда қолданады.

Биологиялық мембраналардың құрылымы, қызметтерін, ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының макромолекулаларының құрылымдық орналасуын оқып- зерттеуде қосылыстардың флюоресцентті зондтар деп аталатын екінші ретті люминесценциясы кең түрде қолданылады. Осындай зондтар ретінде люминесценция параметрлері қоршаған ортаның сипаттамаларына (полярлығы, тұтқырлығы, беттік заряды т.б.) тәуелді күрт өзгеретін заттар таңдап алынады. Зондтар үш түрлі болады:

1) зарядталған;

2) зарядталмаған, бірақ біршама дипольдік моменті болатын;

3) заряды да, біршама дипольдік моменті де болмайтын.

Флюоресцентті зондтар ретінде суда жарқырамайтын, ал биологиялық мембраналармен не ақуыздармен әсерлескенде ондаған есе жарқырайтын молекулалар қолданылады. Медициналық техникада люминофорлар кең таралған. Люминофорлар дегеніміз жұтқан энергиясының нәтижесінде жарқырауға қабілетті заттар.

Флуоресценттік талдау мембранада фосфолипидтер молекулалардың қозғалғыштығын мембрананың липидтік фазасының тұтқырлығын (микротұтқырлық) анықтауға мүмкіндік береді.

Мембрананың микротұтқырлығын флюоресценция спектрлерінің өзгерістері бойынша және мембрананы поляризацияланған жарықпен жарықтағанда флюресценттік сәулелердің поляризациялану дәрежесі бойынша бағалауға болады. Мембрананың поляризациялану дәрежесі мен микротұтқырлығының байланысы Перрен және Яблонский формуласымен өрнектеледі. Осы формуладан, люминесцентті сәулелер (мембрананың сырттан сәулеленуіне жауап ретінде пайда болған) неғұрлым нашар поляризацияланған болса, зерттелетін бөліктегі молекулалар соғұрлым қозғалғыш болады және сол жерде микротұтқырлық соғұрлым төмен болады. Керісінше, люминесцентті жарықтың поляризациялану дәрежесі неғұрлым жоғары болса, молекулалардың қозғалғыштығы соғұрлым төмен болып, ал микротұтқырлық соғұрлым жоғары болады.