Абсорбционная спектроскопия белков (диагностики заболеваний). Лекция 5

1.

2. Абсорбционная спектроскопия белков (диагностики заболеваний)

3.

УФ спектры ароматических аминокислот: фенолаламина,
триптофана, и тирозина

4. Спектры поглощения крови

Рак
Здоровый

5.

гемовые белки
Гемовые белки играют жизненно важную роль в физиологии
млекопитающих. Они хранят и транспортируют кислород в кровотоке
и транспортируют электроны в митохондриях для синтеза
высокоэнергетических
молекул,
используемых
для
управления
клеточными процессами.
Гем-белки могут нести до четырех молекул кислорода, при этом конформация
белка различается в зависимости от присутствия молекулы кислорода и
количества связанных молекул кислорода. Таким образом, спектроскопия
является полезным инструментом для измерения уровня кислорода в крови. Это
важно во множестве медицинских применений, включая ситуации, когда
пациенты находятся в состоянии седативного действия, находятся в коме или
иным образом не могут выражать тошноту или обморок, которые являются
общими признаками низкой оксигенации крови

6.

Гемы (от др.-греч. ἁίμα — «кровь») — комплексные соединения порфиринов с
двухвалентным железом

7.

Миоглобин
Кислородосвязывающий
белок скелетных мышц и
мышцы сердца. Функция
миоглобина заключается
в создании в мышцах
кислородного резерва,
который расходуется по
мере
необходимости,
восполняя временную
нехватку кислорода

8.

Цитохром c
Небольшой гем-содержащий
белок, относится к классу
цитохромов,
содержит
в
структуре
гем
типа
c.
Выполняет в клетке две
функции.
Является
одноэлектронным
переносчиком,
свободно
связанным
с
внутренней
мембраной митохондрий, и
необходимым
компонентом
дыхательной цепи.. С другой
стороны, при определённых
условиях
он
может
отсоединяться от мембраны,
переходить в раствор в
межмембранном
пространстве.

9.

10.

Окисление атома железа в гемовой группе металлопротеинов привело к спектрам,
соответствующим метгемоглобину.

11.

Окисление атома железа в гемовой группе металлопротеинов привело к
спектрам, согласующимся с метмиоглобином.

12.

Спектр поглощения цитохрома с после окисления

13.

14. Люминесценция

15.

Люминесценция – свечение атомов,
молекул, ионов и других более сложных
комплексов, возникающее в результате
электронного
перехода
частицах
их
при
в
этих
возвращении
возбужденного состояния в основное
из

16. Классификация процессов люминесценции

17.

классиф
икациятиповлюминесценции
продолжительностьпроцесса видывозбуждения
кинетикалюминесценции

18. Виды возбуждения

Фотолюминесценция
Катодолюминесценция
Хемилюминесценция
Рентгенолюминесценция

19. Длительность

Флуоресценция
Фосфоресценция
Замедленная
флуоресценция

20. Кинетика

Резонансная
Спонтанная
Вынужденная

21. Принцип Франка-Кондона

22.

23. Спектры

24. Формирование спектров

25. Спектральные закономерности люминесценции

Независимость
спектра
люминесценции от
длины волны
возбуждающего
света

26. Спектральные закономерности люминесценции

Закон Стокса-Люммеля

27. Спектральные закономерности люминесценции

Правило зеркальной
симметрии

28. Спектральные закономерности люминесценции

Универсальное соотношение Степанова
I
= D (T )
3
h
exp(
)
kT

29. Спектральные закономерности люминесценции

Независимость спектра люминесценции от длины волны
возбуждающего света
Закон Стокса-Люммеля
Правило зеркальной симметрии
Универсальное соотношение Степанова

30. Квазилинейчатые спектры поглощения и люминесценци

Эффект Шпольского

31. Квазилинейчатые спектры поглощения и люминесценци

Основные принципы селективной
спектроскопии

32. Квазилинейчатые спектры поглощения и люминесценци

«Спектры выжигания»

33. Закон Вавилова

34. Флуоресценция из высших возбужденных состояний

Растворител
ь
Вкв
9-Фенилакридин
этанол
1·10–5
9,10-Ди-нпропилантрацена
гептан
3·10–5
Акридин
этанол
4·10–5
N-Метилакридон
этанол
5·10–5
1,2-Бензантрацен
гексан
1·10–4
Вещество

35. Поляризованная люминесценция

36. Формула Левшина-Перрена

P 3cos 1
2
3 cos
2

37. Вращательная деполяризация

1
1 1 1 kT 0
P P0 P0 3 V
tg 1 P0 1 3 k 0 V

38. Поляризационные диаграммы

39. Поляризационные спектры

40. Законы затухания люминесценции

dN 2 t
N2 0
Ae At dt
Законы затухания
люминесценции
dN 2 t
N2 0
Ae
At
dt

41. Законы затухания люминесценции

dN 2 t
N2 0
Ae At dt
Законы затухания
люминесценции
1
A

42.

dN 2 t
N2 0
Ae At dt Соединение
9Аминоакридин
Растворите
ль
этанол
фл, нс
15,2
Антрацен
Альбумин
сыворотки
Флуоресцеин
гексан
вода
5,75
4,5
0,1 н. NaOH
4,5
Профлавин
Антрацен
вода
бензол
4,5
4,26
Рибофлавин
вода
4,2
Родамин 6Ж
этанол
4,2
вода
3,9
вода
вода
2,7
2,6
Индол
Триптофан

43.

dN 2 t
Ae At dt
N 2 0 Значения
квантового выхода Вкв и среднего
времени возбужденного состояния эритрозина
в различных растворителях
фл (нс)
Растворитель
Вкв
Ацетонитрил
0,33
1,68
Изопропанол
0,13
0,82
Пропанол
0,09
0,47
Бутанол
0,06
0,34
Глицерин
0,05
0,211

44. Кинетика затухания анизотропии излучения

dN 2 t
N2 0
Ae At dt
Кинетика затухания
анизотропии излучения
I t exp t фл 1 r0 exp t вр
IP t exp t фл 1 2r0 exp t вр

45.

dN 2 t
N2 0
Ae At dt

46.

dN 2 t
Ae At dt
r t r0
N2 0
3cos
2
2
1

47. Мгновенные спектры люминесценции

dN 2 t
N2 0
Ae At dt
Мгновенные спектры
люминесценции

48. Длительные процессы свечения

Фосфоресценция .Внутренняя и
интекомбинационная конверсия
S0 hv S1 T1 S0 hvфос

49. Фосфоресценция

50.

Процесс
hv0 + S0 S1 (возбуждение),
Iвозб
S1 ◠◡◠◡ S0 + тепло
(внутренняя конверсия)
kвк [S1 ]
S1 ◠◡◠◡ T1 + тепло
(интеркомбинационная
конверсия)
KST [S1 ]
T1 ◠◡◠◡ S0 + тепло
(интеркомбинационная
конверсия)
KT [T1 ]
T1 S0 + hvфос
(фосфоресценция),
Kфос [T1]
S1 S0 + hvфл
(флуоресценция),
Kфл [S1 ]
(замедленная
флуоресценция)
Kе [T1 ]

51. Замедленная люминесценция

Типа Е

52. Замедленная люминесценция

Типа П

53. ЗФ-1, ФОС-2

54. Применение люминесценции

Светотехническое применение
Люминесцентные лампы
электролюминесцентные сигнальные устройства
Дневные люминесцентные краски
“Светотехническое применение в живой природе”
Детекторы невидимых излучений
Экраны для наблюдения ультрафиолетовых лучей
ИК излучение с помощью кристаллофосфоров
Рентгеноскопии (сцинтилляторы)

55. Применение люминесценции

Кристаллофосфоры в электроннолучевых трубках
Люминесцентный анализ
Обнаружения
Качественный
Количественный (структурный)
Биологии
Судебной экспертизе
Метод люминесцентного зонда