Флуоресцентные зонды для изучения биохимических процессов - Доклад

Флуоресцентные зонды для изучения биохимических процессовСо времени зарождения молекулярной спектроскопии существуют два взаимодополняющих направления изучения спектрально-люминесцентных свойств многоатомных органических соединений. В этом случае предпринимаются меры по максимальному уменьшению взаимодействия исследуемого соединения с окружающей средой - разреженные пары в газовой фазе, «инертные» растворители, матрицы Шпольского и т.д. Однако в подавляющем числе случаев научных и прикладных исследований молекула находится в средах с межмолекулярным взаимодействием. Флуоресцентные зонды широко используются в биофизических исследованиях, однако до последнего времени еще не нашли массового применения в практической медицине в форме новых диагностических методов. Между тем существенное, принципиальное отличие флуоресцентных зондов состоит в том, что традиционные методы лабораторного анализа, как правило, связаны с измерением количества молекул или клеток того или иного вида, тогда как флуоресцентные зонды способны сообщить информацию о физико-химическом состоянии молекул и клеток.Флуоресцентным зондом называется молекулярная конструкция, которая изменяет один из параметров флуоресценции (интенсивность, время жизни, максимум спектра флуоресценции), когда связывается со своей мишенью. Флуоресцентный зонд состоит из двух основных компонентов: 1) рецептора, который связывается с молекулой, которую надо обозначить (в аналитической химии ее называют аналитом); 2) флюорофора, который реагирует на изменение окружения, меняя флуоресценцию. Изменение конформации молекулы может влиять на расстояние между ФРПЭ-парой, что также приведет к заметным изменениям во флуоресценции. Образование новых координационных связей между рецептором и аналитом может активировать/блокировать перенос электрона в возбужденном состоянии (англ. photoinduced electron transfer), что является одним из механизмов тушения флуоресценции. Флуоресцентный зонд может по-разному изменять флуоресценцию при связывании с аналитом, что схематично показано на рисунке: флуоресценция может расти (случай А), угасать (В) или полностью изменить один из параметров, например, цвет (случай С).Имеют место требования к флуоресцирующему хромофору, которые накладывают ограничения на применимость метода флуоресцентного зондирования. При выборе зонда исследователю следует убедиться в том, что область поглощения выбранного хромофора не перекрывается с областями поглощения компонентов изучаемого биосубстрата, при этом не должно происходить никакого влияния на свойства самого биообъекта со стороны ФЗ. В настоящее время насчитывается не менее 200 соединений - флуоресцентных зондов, которые условно делятся на три группы в зависимости от величины дипольного момента и наличия заряженных частиц. Одним из наиболее важных предпосылок чувствительности зонда к окружению является его применение для изучения биологических структур (мембраны, белки, иные компоненты клетки), с которыми ФЗ связывается нековалентными связями. Интенсивность и время жизни флуоресценции зонда характеризуют подвижность сольватной оболочки, поляризация флуоресценции - вращательную подвижность, ориентацию и вязкость микроокружения зонда.Анализируя спектр флуоресценции клеток и мембран, связанных с зондом, можно определить полярность микроокружения флуорофора. По переносу энергии возбуждения с мембранных белков на флуоресцентный зонд и по степени эксимеризации зонда можно определить расстояние между флуорофорами и вязкость среды, окружающей зонд. С помощью мембранных зондов можно определить сродство лиганда к мембране, скорость проникновения через нее и его локализацию в клетках и тканях, выяснить связь проницаемости лиганда с его активностью, изучить его действие на структуру и физико-химические свойства мембраны и др. Такие зонды позволяют непосредственно наблюдать за процессом проникновения веществ через мембрану, встраиваясь в нее и меняя свою флуоресценцию под действием различных факторов и соединений. За счет переноса энергии с мембранных триптофанилов на пирен при длине волны возбуждения 286 нм наблюдали флуоресценцию зонда, локализованного в прибелковой части липидного бислоя (аннулярный липид), при возбуждении с длиной волны 330 нм - пирена, локализованного как вблизи белка, так и в липидном слое (общий липид).

План

Введение

1. Схема взаимодействия зонда с молекулой. Механизмы тушения флуоресценции

2. Назначение, классификация и критерии выбора флуоресцентных зондов

3. Пример использования Флуоресцентных зондов. Флуоресцентные зонды в медицине для изучения биохимических процессов

Список использованных источников