Разделы презентаций


Фотобиология

Содержание

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииБиофизика зрительного восприятия1877 г. - Франц Болл открыл зрительный пурпур – родопсин сетчатки глаза, наблюдая выцветание сетчатки лягушки при освещении.1967 г. – Джордж Уолд -

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотобиология

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииФотобиология

Слайд 2ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Биофизика зрительного восприятия

1877 г.

- Франц Болл открыл зрительный пурпур – родопсин сетчатки глаза,

наблюдая выцветание сетчатки лягушки при освещении.

1967 г. – Джордж Уолд - Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с первичными физиологическими и химическими зрительными процессами»

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииБиофизика зрительного восприятия1877 г. - Франц Болл открыл зрительный пурпур –

Слайд 3ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение

глаза.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииМеханизм зрительного восприятия. Строение глаза.

Слайд 4ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Строение сетчатки и зрительной

клетки-фоторецептора - палочки

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСтроение сетчатки и зрительной клетки-фоторецептора - палочки

Слайд 5ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение

палочки.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииМеханизм зрительного восприятия. Строение палочки.

Слайд 6ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение

глаза и сетчатки .

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииМеханизм зрительного восприятия. Строение глаза и сетчатки .

Слайд 7ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 8ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пространственная структура зрительного родопсина

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПространственная структура зрительного родопсина

Слайд 9ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Лауреаты Нобелевской премии 2012

г. по химии «за раскрытие подробной схемы того, как работают

рецепторы, связанные с G-белками (GPCRs)»

Роберт Лефковиц

Брайан Кобилка

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииЛауреаты Нобелевской премии 2012 г. по химии «за раскрытие подробной схемы

Слайд 10ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм зрительного восприятия. Строение

ретиналя.
Помимо белковой части – опсина, молекула родопсина включает остаток

11-цис-ретиналя, связанный ковалентно с
ε- аминогруппой остатка лизина. Родопсин обладает характерным спектром поглощения при 500 нм.
Поглощение молекулой кванта света индуцирует изомеризацию 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму. В результате изменяется геометрия ретиналя, а спустя 10 мс происходит аллостерический переход родопсина в его активную форму
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииМеханизм зрительного восприятия. Строение ретиналя.Помимо белковой части – опсина, молекула родопсина

Слайд 11ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Цикл фотопревращений

родопсина.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииЦикл  фотопревращений  родопсина.

Слайд 12ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 13ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 14ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Схема активации зрительного каскада

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСхема активации зрительного каскада

Слайд 15ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 16ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 17ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 18ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 19ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 20ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пурпурная мембрана и бактериородопсин
Светозависимый

синтез
АТФ в клетках H. halobium
В 1971 году В.

Стоккениус и Д. Остер-хельт выделили из галофильных бактерий Halobacterium halobium хромопротеид интенсивного пурпурного цвета.

В качестве хромофорной части группы бактериородопсин содержит 13-цис и транс-ретиналь. Бактериородопсин выполняет роль светозависимого протонного насоса, создающего градиент ионов водорода, энергия которых используется для синтеза АТФ

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПурпурная мембрана и бактериородопсинСветозависимый синтез АТФ в клетках H. halobium В

Слайд 21ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Пруды на юге Мертвого

моря с галобактериями

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииПруды на юге Мертвого моря с галобактериями

Слайд 22ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Бактериородопсин в мембране (а

- вид вдоль мембраны, б - вид на мембрану сверху).

Цилиндрами показаны семь спиралей этого белка. Показаны и соединяющие эти спирали петли, а также (голубым цветом) молекула ретиналя, прикрепленная внутри бактериородопсина.    
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииБактериородопсин в мембране (а - вид вдоль мембраны, б - вид

Слайд 23ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Структура бактериородопсина и путь

протона

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСтруктура бактериородопсина и путь протона

Слайд 24ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Механизм перекачивания протонов за

счет энергии света у H. halobium

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииМеханизм перекачивания протонов за счет энергии света  у H. halobium

Слайд 25ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 26ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Технические приложения бактериородопсина (проекты):

протонный

транспорт:
генерация АТФ в реакторах;
опреснение морской воды;
генерация электрической энергии из света;
фотоэлектрические

применения:
ультрабыстрая световая детекция;
искусственная сетчатка;
детекция подвижности;
фотохромные применения:
хранение информации:
2D-носители;
3D-носители;
голографические носители;
различные применения:
детекция радиации;
биосенсорные приложения.
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииТехнические приложения бактериородопсина (проекты):протонный транспорт:генерация АТФ в реакторах;опреснение морской воды;генерация электрической

Слайд 27Фотоэнергетический процесс - фотосинтез

Фотоэнергетический процесс - фотосинтез

Слайд 28Электронная схема жизни – это совокупность процессов фотосинтеза и клеточного

дыхания, которые обеспечивают кругооборот электронов в биосфере
ФГОУ ВПО ЮФУ каф.

биохимии и микробиологии
Электронная схема жизни – это совокупность процессов фотосинтеза и клеточного дыхания, которые обеспечивают кругооборот электронов в биосфереФГОУ

Слайд 29Состав фотосинтетического аппарата
1)Светособирающие пигменты, поглощающие энергию света и передающие ее

в РЦ фотосистем - ФСI и ФСII

2)Фотохимические реакционные центры (РЦ),

где происходит трансформация электромагнитной энергии в химическую. Совокупность РЦ и светособирающих пигментов – фотосинтетическая единица (300 мол хлорофилла)

3)Фотосинтетические электрон-транспортные системы, обеспечивающие перенос электронов, сопряженный с транслокацией протонов, созданием ∆μн+ и синтезом АТФ и НАДФН

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Состав фотосинтетического аппарата1)Светособирающие пигменты, поглощающие энергию света и передающие ее в РЦ фотосистем - ФСI и ФСII2)Фотохимические

Слайд 30Хлорофилл – «электронный насос», который приводится в действие и регулируется

Солнцем
1) Цикличность в работе хлорофилла (донор ↔ акцептор) была открыта

в 1948 г. акад. Красновским (реакция обратимого фотохимического восстановления хлорофилла)
2) Функциональный элемент тилакоидной мембраны – квантосома - ФСI + ФСII, которые сопряжены системой переноса электронов
3) Перенос протонов от Н2О до НАДФ+ сопровождается транспортом 4 электронов против градиента редокс- потенциала от +0,81 В → -0,43 В, , ∆ Е0׀ = 1,24 В, что требует энергии квантов света.
4) Z-схема фотосинтеза описывает путь, по которому электроны от Н2О переходят к НАДФ+ , согласно уравнению:
2 Н2О + 2НАДФ+ + 8 фотонов → О2 + 2НАДФН + 2Н+

На каждый электрон, переходящий от Н2О к НАДФ поглощается 2 фотона, по одному на каждую фотосистему

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Хлорофилл – «электронный насос», который приводится в действие и регулируется Солнцем1) Цикличность в работе хлорофилла (донор ↔

Слайд 31ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Главные и вспомогательные фотопигменты

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииГлавные и вспомогательные фотопигменты

Слайд 34ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 35ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 37ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Строение фотосистемы в тилакоидной

мембране

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСтроение фотосистемы в тилакоидной мембране

Слайд 38Основной фотохимический процесс – это индуцированный светом перенос электронов
ФГОУ ВПО

ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
У растений фотосистема I направляет поток

электронов от реакционного центра Р700 по цепи переносчиков к ферредоксину, который передает их на восстановление НАДФ+ до НАДФН
Реакционный центр Р680 фотосистемы II растений высвобождает богатые энергией электроны и передает их пластохинону. Возникшая в ФСII электронная "дырка" заполняется электроном от Н2О.
Фотолиз воды высвобождает О2. Восстановленный пластохинон переносит е− на цитохром b6f и затем на Р700, заполняя «дырку», образовавшуюся при потере е− в результате фотовозбуждения.
4) Поток электронов через фотосистемы I и II приводит к образованию НАДФН и АТФ (3:2). Циклический поток электронов приводит только к образованию АТФ.


Основной фотохимический процесс – это индуцированный светом перенос электроновФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииУ растений фотосистема

Слайд 39ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 40Локализация ФСI и ФСII в тилакоидных мембранах
ФГОУ ВПО ЮФУ каф.

биохимии и микробиологии

Локализация ФСI и ФСII в тилакоидных мембранахФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 41Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране
ФГОУ ВПО ЮФУ каф.

биохимии и микробиологии

Пути протонов и электронов в тилакоидной мембранеФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 42Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране
1) Индуцированный светом поток

электронов направляется от Н2О через ФСII, промежуточную цепь переносчиков и

ФСI к НАДФ+.
2) Перенос электронов через цепь переносчиков, связывающих ФСI и ФСII, вызывает перекачивание протонов внутрь тилакоида (люмен).
3)Возврат протонов Н+ наружу в строму происходит через протонные каналы СFo АТФ-синтазы. СF1 АТФ-синтаза катализирует синтез АТФ.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране1) Индуцированный светом поток электронов направляется от Н2О через ФСII, промежуточную

Слайд 43ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Схема расположения H-ATP-синтазных комплексов.

В хлоропластах (а) фактор сопряжения F1 ориентирован во

внешнюю среду (строму), а в митохондриях ( б) обращён в сторону матрикса (внутренняя часть митохондрии)
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииСхема расположения H-ATP-синтазных комплексов.   В хлоропластах (а) фактор сопряжения

Слайд 44Сравнение направления движения протонов по градиенту и ориентации АТФ-синтазного комплекса

в митохондриях и хлоропластах
ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Сравнение направления движения протонов по градиенту и ориентации АТФ-синтазного комплекса в митохондриях и хлоропластахФГОУ ВПО ЮФУ каф.

Слайд 45ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Фотофосфорилирование
1)Во время фотосинтеза 1.реакции

фотолиза воды и 2.перенос электронов через цитохромный комплекс b6f сопровождаются

перекачиванием протонов через мембрану тилакоидов в люмен, где ∆рН=3,0

2)Создаваемая при этом протон-движущая сила служит источником энергии для синтеза АТФ АТФ-синтазой. Это процесс фотофосфорилирования.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииФотофосфорилирование1)Во время фотосинтеза 1.реакции фотолиза воды и 2.перенос электронов через цитохромный

Слайд 46Сравнение дыхания и фотосинтеза

Сравнение дыхания и фотосинтеза

Слайд 47ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии
Электроны воды «оживляются» в

процессе фотосинтеза, пополняя электронный фонд хлорофилла Р680 по мере

потери им своих π-электронов под действием Солнца, а клеточное дыхание снова порождает воду, электроны которой не способны придать ей химическую активность в организме животных и человека. Этот кругооборот электронов называют «электронным чертовым колесом биосферы»: от воды к жизни через фотосинтез и обратно к воде через клеточное дыхание. Крутит это электронное колесо биосферы Солнце.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологииЭлектроны воды «оживляются» в процессе фотосинтеза, пополняя электронный фонд хлорофилла Р680

Слайд 48Повреждающие и летальные реакции при действии света
Гибель организма при УФ-излучении.

В случае микроорганизмов различают бактериостатический (клетки живут, но не размножаются)

и бактерицидный (клетки гибнут) эффекты.
Мутагенные, канцерогенные эффекты, эритемное действие на кожу.
Фотодинамический эффект – сенсибилизация организма к действию видимого света в присутствии фотосенсибилизатора (красителя, пигмента) и кислорода. Данный эффект был открыт Оскаром Раабом и Херманна фон Таппайнером в в 1888 г. Суть открытия: когда интенсивность света в поле микроскопа была достаточно большой, окрашенные акридином или другими флуоресцирующими красителями клетки парамеции прекращали движение и погибали, причем спектр действия этого эффекта соответствует спектрам поглощения красителей.

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Повреждающие и летальные реакции при действии светаГибель организма при УФ-излучении. В случае микроорганизмов различают бактериостатический (клетки живут,

Слайд 49ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 50Фотодеструктивные процессы
1.Действие УФ-излучения на белковые системы
1) Фотоионизация ароматических аминокислот с

образованием катион-радикала и сольватированного электрона. При распаде катион-радикала возникает нейтральный

радикал.
АН + hν = АН* = AH+• + esolv
AH+• = A• + H+
2) Фотолиз цистина с разрывом S-S связей и возникновение радикала цистеина – тиильного радикала (CS•)
2.Действие УФ-излучения на нуклеиновые кислоты
1) Образование фотодимеров тимина, урацила, цитозина и смешанных димеров.
2) Реакция гидратации урацила и цитозина.
3) Разрывы полинуклеотидной цепи ДНК.
4) Образование внутримолекулярных ковалентных сшивок между двумя комплементарными цепями ДНК в растворе.
5) Фотоденатурация ДНК.
6) Индукция сшивок нуклеиновая кислота-белок в составе РНП и ДНП.







ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Фотодеструктивные процессы1.Действие УФ-излучения на белковые системы1) Фотоионизация ароматических аминокислот с образованием катион-радикала и сольватированного электрона. При распаде

Слайд 51ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Слайд 523.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны.
1) Перекисное фотоокисление

липидов (индуктор – синглетный кислород)
2) Повышение проницаемости биомембран для различных

веществ, и прежде всего для ионов.


ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

3.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны. 1) Перекисное фотоокисление липидов (индуктор – синглетный кислород)2) Повышение проницаемости

Слайд 53Роль синглетного кислорода 1О2




1.

Важный путь образования 1О2 – фотодинамические реакции с участием пигментов

- сенсибилизаторов.
Токсичность пигментов и красителей, которая появляется на свету и в присутствии кислорода, называется фотодинамическим действием.

2.Вызывает развитие фотодинамических болезней человека, животных, растений (гиперицизм, фагопиризм, порфирии, церкоспороз).

3.Создание новых медицинских технологий - фотодинамическая терапия рака (Т.Догерти, 1970); внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК).

Фотосенсибилизаторы - это вещества, которые способны "усиливать" действие света за счет передачи его энергии другим веществам и тем самым запускать цепь различных физических и химических процессов.


Роль синглетного кислорода 1О2      1. Важный путь образования 1О2 – фотодинамические реакции

Слайд 54
Фотодинамические болезни

1. Порфирии – клинические расстройства, связанные с нарушениями в

синтезе гема, что приводит к появлению необычно большого количества фотосенсибилизаторов

- порфиринов в крови, тканях и моче.


Важнейшие симптомы: сверхчувствительность кожи к свету - эритемы, язвы, желудочно-кишечные расстройства, боли, онемения мускулов. Некоторые формы порфирии поражают ЦНС (недостаток производного порфирина витамина В12 ), диапазон проявлений: от раздражительности и мрачности до полной психической ненормальности.

Фотодинамические болезни1. Порфирии – клинические расстройства, связанные с нарушениями в синтезе гема, что приводит к появлению необычно

Слайд 55протопорфирин
Порфирины  (ПФ)— самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся хлорофиллы,

гем, ПФ входят в состав цитохромов и других ферментов

протопорфиринПорфирины  (ПФ)— самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся хлорофиллы, гем, ПФ входят в состав цитохромов и

Слайд 56Зверобой содержит гиперицин - вещество, повышающее чувствительность кожи к видимому

свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных гиперицизм

Зверобой содержит гиперицин - вещество, повышающее чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных

Слайд 57Фагопирин
Гречиха содержит фагопирин - пигмент, повышающий чувствительность кожи к видимому

свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных фагопиризм

ФагопиринГречиха содержит фагопирин - пигмент, повышающий чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных

Слайд 58Церкоспороз листьев (сероватая пятнистость) – поражение растения грибром р.Cercospora (содержит

белок церкоспорин, запускающий реакцию фотосенсибилизации и образование АФК).

Церкоспороз листьев (сероватая пятнистость) – поражение растения грибром р.Cercospora (содержит белок церкоспорин, запускающий реакцию фотосенсибилизации и образование

Слайд 59Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новый способ лечения некоторых видов рака

- активно развивается во многих странах мира
Принцип метода: опухолевые клетки

разрушаются под действием активных форм кислорода, которые образуются в фотохимической реакции фотосенсибилизации.

Необходимые условия ФДТ :
свет определенной длины волны,
Фотосенсибилизатор (ФС), избирательно накапливающийся в опухолевых клетках,
кислород.
ФС переносит энергию света на кислород, благодаря чему последний переходит в возбужденное синглетное состояние и вызывает разрушение опухолевых клеток.

Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новый способ лечения некоторых видов рака - активно развивается во многих странах мираПринцип

Слайд 60Основные этапы фотодинамической терапии рака.

Основные этапы фотодинамической терапии рака.

Слайд 61ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика