- свечение.
Термин введен Видеманом в 1889 году.
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Хемилюминесценция
Содержание
- 1. Хемилюминесценция
- 2. Люминесценция (англ. luminescence) –
- 3. Выдающуюся роль в разви-тии учения о люминесцен-ции
- 4. Типы люминесценцииФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯсвечение под влиянием света (УФ- и
- 5. Другие типы люминесценцииРАДИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - при возбуждении веще-
- 6. ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ Многие химические реакции протекают с
- 7. ХЛ в биосистемах - биохемилюминесценция
- 8. В основе био-ХЛ (собственного или
- 9. Механизм превращения энергии хим. реакции
- 10. Образование радикалов: с катода на нейтральную
- 11. Собственная (слабая) ХЛклеток и тканейРеакции с участием АФКРеакции СРО липидовРеакции NO
- 12. I тип
- 13. В мембранах макрофагов содержится НАДФН-ок-сидазный
- 14. В присутствие ионов железа
- 15. Полагают, что свечение обусловлено образовани-ем
- 16. II тип
- 17. Образование гидроперекиси ПНЖК и её радикалаPUFA –
- 18. LOO* - СР, которые ведут
- 19. III тип реакций:
- 20. Причины чрезвычайно низкой интенсивности собственной ХЛ клеток
- 21. Прибор, с помощью которого регистрируют собствен-ную
- 22. Что измеряем с помощью хемилюминометра? Главные
- 23. Интенсивность ХЛ при СРО липидов
- 24. Т.о., интенсивность свечения (интенсивность ХЛ)
- 25. Применение собственной (неактивированной)
- 26. 2. Показатель активности процессов СРО
- 27. Пример регистрации кинетики ХЛ (красная линия), накопления
- 28. Типичная кривая вспышки ХЛ и её параметрыИнтенсивность
- 29. Активированная ХЛ Активированная ХЛХимические активаторы ХЛФизические
- 30. Благодаря этому, увеличивается доля возбужден-ных молекул по
- 31. Примеры химических активаторов ХЛ (хемилюми-ногенных зондов):
- 32. 2. Физические активаторы Эти
- 33. Примеры физических активаторов ХЛ (для реак-ций СРО
- 34. Применение активированной ХЛОбнаружение веществ – катализаторов, разлага-ющих
- 35. 1.1. Обнаружение миоглобина в биологических
- 36. 1.2. ХЛ раневого экссудата. Реакция
- 37. 1.3. ХЛ клеток – фагоцитов.
- 38. Люминол-активированная ХЛ фагоцитирующих клеток крови,
- 39. Амплитуда люминол-активированной ХЛ
- 40. Хемилюминесценция цельной крови пациентов с различными заболеваниями
- 41. Скачать презентанцию
Люминесценция (англ. luminescence) –
Слайды и текст этой презентации
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
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
сХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
свечение, использует
энергию хим. реакций
БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
способность живых организмов
светиться, достигаемая само-
стоятельно или с помощью
симбионтов.
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).
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).
Слайд 7 ХЛ в биосистемах - биохемилюминесценция
Некоторые
организмы излучают сравнительно
яркий свет, хорошо видимый невооруженным гла-
зом -
биолюминесценцияБИОХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
Собственная ХЛ
Активированная ХЛ
Биолюминесценция
Классификация ХЛ в биосистемах
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».
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)
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
hν
+
+
1
возб. сост.
нейтр. мол.
а-радикал
к-радикал
Слайд 12 I тип реакций:
Собственное
свечение клеток и тканей с участием
активных форм кислородаАктивные 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.
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-
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.
Слайд 15 Полагают, что свечение обусловлено образовани-
ем синглетного кислорода (1О2
– одна из форм воз-
бужденного состояния кислорода) в реакции:
ClO- + H2O2 ? Cl- + H2O + 1O2Далее, 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).
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
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
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.
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.
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](/img/thumbs/c2d0dafe3ceef17c76279b64c6ec37eb-800x.jpg "Хемилюминесценция Причины чрезвычайно низкой интенсивности собственной ХЛ клеток и тканей («сверхслабое свечение»)")
Слайд 21 Прибор, с помощью которого регистрируют собствен-
ную ХЛ клеток и
тканей – ХЕМИЛЮМИНОМЕТР.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА
ФЭУ – 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.
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
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](/img/thumbs/55c61ee9f853e0d65275e3d66e78e949-800x.jpg "Хемилюминесценция Т.о., интенсивность свечения (интенсивность ХЛ) отражает [СР], которые ведут (продолжают)")
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).
Слайд 26 2. Показатель активности процессов СРО липидов
в тканях организма
(сыворотка, плазма и клетки крови)
при патологии .
Установлено, что
амплитуда вспышки ХЛ, вызваннойдобавлением 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.
Слайд 27Пример регистрации кинетики ХЛ (красная линия), накопления продукта реакций ПОЛ
(МДА – фио-летовая линия) и окисления ионов Fe2+ (голубая линия)
в суспензии липосом
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,
Stg α1 > tg α2
Время достижения
ХЛmax
Фоновая ХЛ
Общая продолжительность
вспышки ХЛ
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.
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 + фотонR*- СР
A - химический активатор
P*A – продукт превращения химического активатора
в возбуждённом состоянием (обеспечивает ХЛ)
PA – продукт в основном (невозбужденном) состо-
янии
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).
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
Слайд 33Примеры физических активаторов ХЛ (для реак-
ций СРО липидов, т.е. детекция
СР липидов – L*, LO* и LOO* ):
Родамин – усиливает
ХЛ в 37 разКумарин С-525 - усиливает ХЛ в 1500 раз. При этом на
величину ХЛ не влияет присутствие
АФК.
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 опасныхконцентрациях 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.
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. 
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.
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.
Слайд 38 Люминол-активированная ХЛ фагоцитирующих клеток крови,
стимулированных электрическими импульсами
(цифры у кривых
– сила эл. импульса, вольт)
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).
