Разделы презентаций


Хемилюминесценция презентация, доклад

Содержание

Люминесценция (англ. luminescence) –

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
ЛЕКЦИЯ 4

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯЛЕКЦИЯ 4

Слайд 2Люминесценция (англ. luminescence) –

- свечение.

Термин введен Видеманом в 1889 году.


Люминесценция (англ. luminescence) –

Слайд 3Выдающуюся роль в разви-тии учения о люминесцен-ции сыграла советская школа

физиков, созданная С.И. Вавиловым (президент
АН СССР 1945 – 1951).

Вавилов и его ученики изучали этот вопрос с начала 20-х годов прошлого века, практически до конца жизни Сергея Ивановича.
Был решен ряд принципи-альных вопросов о природе этого явления и применения люминесценции в науке и практике.

Сергей Иванович Вавилов
1891-1951

Выдающуюся роль в разви-тии учения о люминесцен-ции сыграла советская школа физиков, созданная С.И. Вавиловым (президентАН СССР 1945

Слайд 4
Типы люминесценции
ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
свечение под влиянием
света (УФ- и видимого)
Флуоресценция
τ

= 10-9 - 10-6 с
Фосфоресценция
τ = 10-3 - 10-1

с

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
свечение, использует
энергию хим. реакций

БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
способность живых организмов
светиться, достигаемая само-
стоятельно или с помощью
симбионтов.




Типы люминесценцииФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯсвечение под влиянием света (УФ- и видимого) Флуоресценция τ = 10-9 - 10-6 с Фосфоресценцияτ =

Слайд 5Другие типы люминесценции
РАДИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - при возбуждении веще-

ства ионизирующим
излучением.

ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - возникает при про-
пускании электрического тока через
определённые типы люминофоров.

ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - свечение, возникающее
в процессе нагревания вещества.
Синоним: Термостимулированная
люминесценция.

КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - вызвана облучением
быстрыми электронами (катодными
лучами).

Другие типы люминесценцииРАДИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - при возбуждении веще-

Слайд 6ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
Многие химические реакции протекают с выделе-нием энергии в

форме тепла (экзотермические реак-ции).

Существуют химические реакции, протекающие с

излучением света.

Хемилюминесценция (ХЛ) - свечение, сопровождаю-
щее химические реакции.

Большинство биохимических реакций сопровожда-
ются сверхслабым свечением («сверхслабое све-чение» или «собственное изучение» клеток и тканей).
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ  Многие химические реакции протекают с выделе-нием энергии в форме тепла (экзотермические реак-ции).  Существуют химические

Слайд 7 ХЛ в биосистемах - биохемилюминесценция

Некоторые

организмы излучают сравнительно
яркий свет, хорошо видимый невооруженным гла-
зом -

биолюминесценция

БИОХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

Собственная ХЛ

Активированная ХЛ

Биолюминесценция

Классификация ХЛ в биосистемах

ХЛ в биосистемах - биохемилюминесценция  Некоторые организмы излучают сравнительно яркий свет, хорошо видимый невооруженным

Слайд 8 В основе био-ХЛ (собственного или сверхслабого
свечения) лежат

реакции взаимодействия между
свободными радикалами (СР): радикалами липидов,
радикалами кислорода

и радикалами оксида азота.

А.Г.Гурвич (1934 г.) первым обнаружил собственное
свечение клеток - «митогенетические лучи».
В основе био-ХЛ (собственного или сверхслабого свечения) лежат реакции взаимодействия между свободными радикалами (СР): радикалами

Слайд 9 Механизм превращения энергии хим. реакции в световое излучение

на примере рекомбинации органических радикалов, получаемых с помощью электрохимической реакции

(по Ю.А. Владимирову)

Раствор полициклических углеводородов (пирен,
антрацен и др.), способных к люминесценции

катод

анод

Электролиз – способ получения анион-радикалов и катион-радикалов
молекул углеводорода (запасание энергии в системе)

Механизм превращения энергии хим. реакции в световое излучение на примере рекомбинации органических радикалов, получаемых с

Слайд 10 Образование радикалов: с катода на нейтральную молекулу переходят электроны,

образуя анион-ради-кал (q-); на аноде нейтральная молекула отдаёт электрон, образуя

катион-радикал (q+).

Образовавшиеся в системе ион-радикалы взаимо-действуют, при этом образуется две исходных молекулы углеводорода, но одна из этих молекул оказывается в электронно-возбужденном состоянии. Её возврат из возбужденного состояния в основное состояние сопровождается свечением (испусканием светового кванта).


2

1

2

_

+

+

2

2


+

+

1


возб. сост.

нейтр. мол.

а-радикал

к-радикал

Образование радикалов: с катода на нейтральную молекулу переходят электроны, образуя анион-ради-кал (q-); на аноде нейтральная молекула

Слайд 11Собственная (слабая) ХЛ
клеток и тканей
Реакции с участием
АФК
Реакции СРО липидов
Реакции

Собственная (слабая) ХЛклеток и тканейРеакции с участием АФКРеакции СРО липидовРеакции NO

Слайд 12 I тип реакций:
Собственное

свечение клеток и тканей с участием

активных форм кислорода

Активные формы кислорода (АФК):
перекись водорода (Н2О2)
супероксидный анион-радикал кислорода (*О2-)
радикал гидроксила (НО*)
гипохлорит (ClO-)

Значимыми источниками АФК в организме – клетки-
макрофаги (гранулоциты и моноциты крови, а также
тканевые макрофаги). АФК, выделяемые активирован-
ными макрофагами внутрь фагоцитозной везикулы,
служат цитотоксическими факторами, убивающими
патогенные микроорганизмы.
I тип реакций:  Собственное свечение клеток и тканей с участием

Слайд 13 В мембранах макрофагов содержится НАДФН-ок-сидазный комплекс, с помощью

которого НАДФН
окисляется в результате восстановления двух моле-
кул кислорода до

*О2-:

НАДФН + 2О2 ? НАДФ+ + 2*О2-

Супероксидные радикалы кислорода рекомбини-руют между собой с образованием Н2О2:

*О2- + *О2- ? H2O2 + O2

Макрофаги выделяют наружу миелопероксидазу, которая катализирует образование гипохлорита:

Н2О2 + Cl- ? H2O + ClO-

В мембранах макрофагов содержится НАДФН-ок-сидазный комплекс, с помощью которого НАДФН окисляется в результате восстановления двух

Слайд 14 В присутствие ионов железа (металл с переменой


валентностью) образуется НО*:
из Н2О2 в реакции Фентона:

H2O2 + Fe2+ ? Fe3+ + HO- + HO*

из гипохлорита в реакции Осипова:

ClO- + Fe2+ ? Fe3+ + Cl- + HO*

Собственное свечение активированных фагоцитов
было открыто в 1971 году Р. Элланом.

В присутствие ионов железа (металл с переменой валентностью) образуется НО*:  из Н2О2 в

Слайд 15 Полагают, что свечение обусловлено образовани-
ем синглетного кислорода (1О2

– одна из форм воз-
бужденного состояния кислорода) в реакции:

ClO- + H2O2 ? Cl- + H2O + 1O2

Далее, синглетный кислород переходит в основное (триплетное) состояние с испусканием кванта света в ИК-области:

1O2 ? 3O2 + hν (λ = 1270 нм)

Синглетный кислород способен также образовывать димеры (эксимеры), которые переходят в основное состояние с испусканием квантов с λ = 635, 580 и 535 нм (видимая область спектра).
Полагают, что свечение обусловлено образовани-ем синглетного кислорода (1О2 – одна из форм воз-бужденного состояния кислорода)

Слайд 16 II тип реакций:
Собственное

свечение клеток и тканей с участием
цепного свободнорадикального/перекисного окисле-ния липидов

(СРО липидов, ПОЛ)

СРО липидов постоянно (с разной интенсивностью) протекает в биомембранах и ЛП крови. Эти реакции идут с участием СР липидов (L*) и СР гидроперекисей липидов (LOO*):
LH

HO* + LH L* + O2 LOO* L* ?…..?

H2O LOOH
инициирование цепи продолжение цепи
II тип реакций:  Собственное свечение клеток и тканей с участием цепного

Слайд 17Образование гидроперекиси ПНЖК и её радикала
PUFA – PolyUnsaturated Fatty Acid

= ПНЖК


диеновый конъюгат
L-O-O*
L-O-O-H
L*
радикал липида
радикал гидроперекиси
липида
гидроперекись
липида

Образование гидроперекиси ПНЖК и её радикалаPUFA – PolyUnsaturated Fatty Acid = ПНЖКдиеновый конъюгатL-O-O*L-O-O-HL*радикал липидарадикал гидроперекисилипидагидроперекись

Слайд 18 LOO* - СР, которые ведут цепь СРО липида.

Их взаи-модействие приводит к образованию продуктов, которые находятся в электронно-возбужденном

состо-янии:

LOO* + LOO* ? LOH + LO* + 1O2

Их переход (LO* и 1O2) в основное состояние сопро-вождается испусканием света:

LO* ? LO + hν1 (λ = 420 – 520 нм)

1O2 ? 3O2 + hν2 (λ = 1270 нм)

Вещества, взаимодействующие со СР и уничтожаю-щие их – АНТИОКСИДАНТЫ (АО). АО подавляют свечение, обусловленное реакциями СРО.
LOO* - СР, которые ведут цепь СРО липида. Их взаи-модействие приводит к образованию продуктов, которые

Слайд 19 III тип реакций:
Собственное свечение клеток

и тканей с участием

оксида азота (NO)

Оксид азота – СР (*NO). Синтезируется с участием
фермента NO-синтазы из L-аргинина. NO выполняет
функцию вазодилататора.

В клетках возможна также реакция:

*NO + *O2- ? ONOO (пероксинитрит)

Роль этой реакции в собственном свечении клеток
и тканей показана в 1984 году Терренсом.
Свечение происходит при взаимодействии
пероксинитрита с белками.
III тип реакций:  Собственное свечение клеток и тканей с участием

Слайд 20Причины чрезвычайно низкой интенсивности
собственной ХЛ клеток и тканей
(«сверхслабое

свечение»)

1. [СР] в биологических системах сравнительно мала, поскольку

СР – высокореактивные соедине-ния. В результате - невысоки скорости тех реакций, в ходе которых происходит свечение.
2. Не в 100% случаев взаимодействия СР образу-ются электронно-возбужденные молекулы продуктов реакции.
3. Нет 100% вероятности того, что электронно-возбужденная молекула отдаст избыток энергии в форме светового кванта. Эта энергия может просто рассеяться в форме тепла.
Причины чрезвычайно низкой интенсивности собственной ХЛ клеток и тканей («сверхслабое свечение»)  1. [СР] в биологических системах

Слайд 21 Прибор, с помощью которого регистрируют собствен-
ную ХЛ клеток и

тканей – ХЕМИЛЮМИНОМЕТР.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА


ФЭУ – фотоэлектронный умножитель

Прибор, с помощью которого регистрируют собствен-ную ХЛ клеток и тканей – ХЕМИЛЮМИНОМЕТР.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛАФЭУ – фотоэлектронный умножитель

Слайд 22Что измеряем с помощью хемилюминометра?

Главные участники реакций, лежащих

в основе ХЛ
клеток и тканей – СР. Их концентрация

в биоматери-
але чрезвчайно низка, а время жизни – доли секунды
(как результат высокой химической активности). Это
исключает применение методов химического анализа
для определения [CP].

Измерение интенсивности ХЛ (JХЛ) с помощью хе-
милюминометра – позволяет хоть и косвенно (мы не
считаем количество СР), но с высокой точностью су-
дить об активности реакций с участием СР в биома-
териале. Между JХЛ и [СР] существует прямая зави-
симость.
Что измеряем с помощью хемилюминометра?  Главные участники реакций, лежащих в основе ХЛ клеток и тканей –

Слайд 23 Интенсивность ХЛ при СРО липидов равна скорости образования

фотонов (квантов светового излучения) в реакции:

LOO* + LOO*

? продукты реакции + hν (фотон)

По закону действующих масс, скорость реакции (моль
продукта / сек) можно представить как:

V = k [LOO*]2 где k – константа скорости

Тогда, интенсивность ХЛ (JХЛ, фотоны / сек) можно выразить:
JХЛ = QХЛ х k x [LOO*]
к-во квантов (фотонов)
где QХЛ – квантовый выход ХЛ; QХЛ =
к-во возбужд. молекул

Интенсивность ХЛ при СРО липидов равна скорости образования фотонов (квантов светового излучения) в реакции:

Слайд 24 Т.о., интенсивность свечения (интенсивность ХЛ)
отражает [СР], которые

ведут (продолжают) цепи
реакций ПОЛ, в каждый момент времени.
Это

даёт ценную информацию для анализа механиз-
мов реакций на основе измерения кинетики ХЛ.
Т.о., интенсивность свечения (интенсивность ХЛ) отражает [СР], которые ведут (продолжают) цепи реакций ПОЛ, в каждый

Слайд 25Применение собственной (неактивированной)

ХЛ

1. Изучение фундаментальных механизмов проте-кания реакций ПОЛ в живых системах, их регуляции и механизмов действия АО различной природы (антиперекисные АО – разрушают уже образовав-шиеся органические гидроперекиси и антиради-кальные АО или «ловушки» СР – уничтожают СР).




Применение собственной (неактивированной)

Слайд 26 2. Показатель активности процессов СРО липидов
в тканях организма

(сыворотка, плазма и клетки крови)
при патологии .
Установлено, что

амплитуда вспышки ХЛ, вызванной
добавлением к биоматериалу инициаторов реакций
ПОЛ (ионы Fe2+), положительно коррелирует с кон-
центрацией продуктов СРО в образце и отрицательно
коррелирует с содержанием молекул, тормозящих эти
реакции – антиоксидантов (АО).
Данные такого исследования являются дополни-
тельными для постановки диагноза, для контроля
эффективности лечения и прогноза для пациента.
2. Показатель активности процессов СРО липидовв тканях организма (сыворотка, плазма и клетки крови) при патологии

Слайд 27Пример регистрации кинетики ХЛ (красная линия), накопления продукта реакций ПОЛ

(МДА – фио-летовая линия) и окисления ионов Fe2+ (голубая линия)

в суспензии липосом
Пример регистрации кинетики ХЛ (красная линия), накопления продукта реакций ПОЛ (МДА – фио-летовая линия) и окисления ионов

Слайд 28


Типичная кривая вспышки ХЛ и её параметры
Интенсивность ХЛ, отн. ед.
Время,

мин
Fe2+
t1
t2
Амплитуда
вспышки
максимум ХЛ (ХЛmax)
α1
α2
+ AO
- AO

Площадь под кривой
(заштрихована) - светосумма,

S

tg α1 > tg α2

Время достижения
ХЛmax

Фоновая ХЛ

Общая продолжительность
вспышки ХЛ

Типичная кривая вспышки ХЛ и её параметрыИнтенсивность ХЛ, отн. ед.Время, минFe2+t1t2Амплитудавспышкимаксимум ХЛ (ХЛmax)α1α2+ AO- AOПлощадь под кривой

Слайд 29Активированная ХЛ




Активированная ХЛ
Химические активаторы ХЛ
Физические активаторы ХЛ
1.

Химические активаторы ХЛ (хемилюминогенные

зонды).
Существуют вещества, способные взаимодейство-
вать со СР. В результате образуются соответству-
ющие продукты, находящиеся в электронно-возбуж-
денном состоянии. В итоге, в системе, наряду с
возбужденными продуктами взаимодействия между
СР, появляются ещё и возбуждённые продукты
реакции между СР и химическими активаторами.
Активированная ХЛ  Активированная ХЛХимические активаторы ХЛФизические активаторы ХЛ 1. Химические активаторы ХЛ (хемилюминогенные

Слайд 30Благодаря этому, увеличивается доля возбужден-ных молекул по отношению к общему

числу молекул.
В результате свечение становится более интенсив-
ным.
R* + A

? P*A ? PA + фотон

R*- СР
A - химический активатор
P*A – продукт превращения химического активатора
в возбуждённом состоянием (обеспечивает ХЛ)
PA – продукт в основном (невозбужденном) состо-
янии

Благодаря этому, увеличивается доля возбужден-ных молекул по отношению к общему числу молекул. В результате свечение становится более

Слайд 31Примеры химических активаторов ХЛ (хемилюми-ногенных зондов):

Люминол (3-аминофталевый гидразид) – обеспечи-вает интенсивное свечение в присутствие НО*

(сво-бодный радикал гидроксида). Усиливает ХЛ в 70 раз.

Люцигенин (бис(N-метилакридиний) - обеспечивает интенсивное свечение в присутствие *О2- (суперок-сидный анион-радикал кислорода).

Примеры химических активаторов ХЛ (хемилюми-ногенных зондов):    Люминол (3-аминофталевый гидразид) – обеспечи-вает интенсивное свечение в

Слайд 32 2. Физические активаторы
Эти молекулы не вступают

в химические реакции со СР.
В основе усиления

ими ХЛ лежит физический перенос энергии с молекулы продукта ХЛ-реакции на молекулу активатора:

R ? P* + B ? P + B* (безизлучательный пере-
нос энергии)
B* ? B + фотон (активированная ХЛ)

P* - продукт ХЛ-реакции в возбужденном состоянии
B – физический активатор в основном (невозбуж-
денном) состоянии
B* - физический активатор в возбужденном состо-
янии
2. Физические активаторы  Эти молекулы не вступают в химические реакции со СР.

Слайд 33Примеры физических активаторов ХЛ (для реак-
ций СРО липидов, т.е. детекция

СР липидов – L*, LO* и LOO* ):

Родамин – усиливает

ХЛ в 37 раз

Кумарин С-525 - усиливает ХЛ в 1500 раз. При этом на
величину ХЛ не влияет присутствие
АФК.
Примеры физических активаторов ХЛ (для реак-ций СРО липидов, т.е. детекция СР липидов – L*, LO* и LOO*

Слайд 34Применение активированной ХЛ

Обнаружение веществ – катализаторов, разлага-ющих Н2О2 с образованием

СР

Н2О2 – естественный продукт аэробного метабо-
лизма. В норме

Н2О2 не накапливается в опасных
концентрациях благодаря работе АО фермента
каталазы.
В условиях окислительного стресса Н2О2 реаги-
рует с ионами металлов с переменной валентно-
стью (прежде всего с ионами Fe2+) или с геминовы-
ми соединениями. В результате образуется *ОН –
радикал – сильнейший окислитель с мощным цито-
токсическим действием.

Применение активированной ХЛОбнаружение веществ – катализаторов, разлага-ющих Н2О2 с образованием СР  Н2О2 – естественный продукт аэробного

Слайд 351.1. Обнаружение миоглобина в биологических
жидкостях.


При инфаркте миокарда в моче больного

появля-ется миоглобин (выходит из некротизированных кардиомиоцитов). Миоглобин разрушает Н2О2 и продукты этой реакции взаимодействуют с люмино-лом, обеспечивая интенсивную ХЛ. Интенсивность ХЛ пробы мочи пропорциональна масштабам повреждения миокарда. Такая лабораторная проба может служить для подтверждения инфаркта, а также критерием как тяжести патологического процесса, так и эффективности терапии.

1.1. Обнаружение миоглобина в биологических    жидкостях.     При инфаркте миокарда в

Слайд 361.2. ХЛ раневого экссудата.

Реакция воспаления обеспечивает присутствие

в
экссудате Н2О2, гемсодержащих белков и др. СР.
Проба экссудата

в присутствии люминола даст ин-
тенсивную ХЛ, её величина будет пропорциональна
концентрации СР в экссудате. В свежей ране, когда
активность воспаления максимальна – ХЛ будет
наибольшей. По мере заживления раны (в том числе
под действием адекватного лечения) интенсивность
ХЛ в присутствии люминола будет уменьшаться.
Контроль эффективности лечения раны и оператив-
ная коррекция схемы лечения.
1.2. ХЛ раневого экссудата.   Реакция воспаления обеспечивает присутствие в экссудате Н2О2, гемсодержащих белков и др.

Слайд 371.3. ХЛ клеток – фагоцитов.

Фагоцитирующие клетки

(гранулоциты, моноциты,
тканевые макрофаги) продуцируют АФК, с помощью которых уничтожаются

чужеродные (патогенные) клетки – защитная функция фагоцитов. АФК в при-сутствии люминола (или люцигенина) дают интен-сивную ХЛ. Активированная ХЛ является важным показателем функционального состояния фагоцити-рующих клеток организма.
In vitro cтимуляцию выделения АФК фагоцитирую-
щими клетками можно вызвать добавлением в среду инкубации суспензии бактерий, ЛПС, с помощью электрических импульсов и др. Далее, в присутствии люминола, регистрируют интенсивность ХЛ.
1.3. ХЛ клеток – фагоцитов.    Фагоцитирующие клетки (гранулоциты, моноциты, тканевые макрофаги) продуцируют АФК, с

Слайд 38 Люминол-активированная ХЛ фагоцитирующих клеток крови,
стимулированных электрическими импульсами

(цифры у кривых
– сила эл. импульса, вольт)

Люминол-активированная ХЛ фагоцитирующих клеток крови, стимулированных электрическими импульсами (цифры у кривых – сила эл. импульса,

Слайд 39 Амплитуда люминол-активированной ХЛ лейкоцитов крови больных

с различными хроническими патологиями в стадии обострения. Фагоцитирующую активность клеток

стимулиро-вали внесением в среду инкубации частичек латекса.

Вышеуказанные патологические процессы имеют в своем патогенезе – реакцию воспаления (окислительный стресс).
Амплитуда люминол-активированной ХЛ лейкоцитов крови больных с различными хроническими патологиями в стадии обострения.

Слайд 40
Хемилюминесценция цельной крови пациентов с
различными заболеваниями

Хемилюминесценция цельной крови пациентов с различными заболеваниями

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