ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1 ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ 8
1.1. Биолюминесцентная реакция и структура фотопротеина обелина 8
1.2. Флуоресцентные формы целентерамида 10
1.3. Свойства и поведение трития и цезия в окружающей среде 13
1.3.1. Характеристики гамма- и бета-частиц 13
1.3.2. Процессы в водных растворах при воздействии ионизирующего
излучения 14
1.3.3. Распад трития его поведение в окружающей среде 16
1.4. Радиобиологические эффекты 17),
1.4.1. Гормезис 17),
1.4.2. Радиобиологические эффекты бета-излучения 18
1.4.3. Радиобиологические эффекты гамма-излучения 19
Глава 2. Экспериментальная часть 21
2.1. Рабочие растворы и реактивы 21
2.2. Схема эксперимента 21
2.3. Используемая аппаратура 22
2.4. Математическая обработка 23
Глава 3. Результаты и обсуждения 25
3.1. Анализ спектров Са2+-разряженного обелина под воздействием у-
излучения 25
3.2. Анализ вкладов компонент в спектр Са2+-разряженного обелина при
воздействии Y-излучения 28
3.3. Анализ спектров Ca2+- разряженного обелина под воздействием в-
излучения 35
3.4. Анализ спектральных компонент Са2+-разряженного обелина 35
ВЫВОДЫ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41
В настоящее время все больше территорий характеризуется повышенным
радиационным фоном вследствие утечки радиоактивных продуктов из мест
захоронения [1]. Живые организмы, обитающие на таких территориях,
подвергаются дополнительному низко - и среднедозовому облучению. Поэтому
актуальным является изучение эффектов и механизмов воздействия низко - и
среднедозового радиационного облучения на организмы. В последние годы
активно исследуется низкодозовое радиационное воздействие на организмы,
ткани, клетки [2, 3, 4, 5, 6] и ферментативные системы [7, 8, 9].
Существует возможность оценки радиационных эффектов на уровне
элементарных физико-химических процессов(т.е. переноса энергии, электрона,
протона) в биологических системах. Для этого могут быть использованы
«голубые флуоресцентные белки», т.е. флуоресцентные целентерамидсодержащие белки, продукты биолюминесцентных реакций
кишечнополостных. В качестве примера выбран представитель группы
целентерамид-содержащих флуоресцентных белков – разряженный обелин,
продукт биолюминесцентной реакции гидроидного полипа Obelialongissima.
Препарат разряженного обелина обладает рядом преимуществ, таких как
стабильность, нетоксичность и высокий квантовый выход флуоресценции [10].
К настоящему времени детально изучены закономерности изменения
интенсивности и цвета люминесценции разряженного фотопротеина обелина
под действием нерадиоактивных внешних физических воздействий и
экзогенных соединений, что создает предпосылки для понимания
результатоввоздействия ионизирующего излучения [11, 12]. Изучение влияния
низкодозового ионизирующего излучения на флуоресцентные характеристики
разряженного обелина актуально с точки зрения выявления элементарных
физико-химических и молекулярных механизмов откликов организмов на
стрессовые воздействия. С прикладной точки зрения, эти исследования
формируют теоретическую базу для использования разряженного обелина в
5качестве принципиально нового биотеста с цветовой регистрацией
радиационных эффектов. Возможность такой регистрации основана на связи
структуры белков с эффективностью элементарного фотохимическогого
процесса, т.е. переносомпротона в электронно-возбужденном состоянии
флуорофора белка (целентерамида).
В качестве источника бета-излучения был выбран тритий, изотоп
водорода, который является одним из самых распространенных продуктов
распада радиоизотопов, использующихся в ядерной промышленности [1].
Благодаря низкой энергии бета-распада, тритий является удобным объектом
для изучения адаптивныхреакций организма в условиях низких и средних доз
облучения.
В качестве источника γ- излучения выбраны цезий-содержащие частицы
(137Cs) или «горячие» частицы, которые были обнаруженыв пойме реки Енисей.
[13,14].
Цель данной работы – выявление закономерностей влияния
низкодозового β- и γ-излучения на спектральные характеристики
фотолюминесценции обелина.
В работе были поставлены следующие задачи:
1. Зарегистрировать изменение спектров фотолюминесценции обелина под
воздействием хронического γ-излучения цезиевых частиц в условиях
стационарного фотовозбуждения; сравнить с эффектами β-излучения
2. Выявить чувствительность флуоресцентных характеристик (интенсивности и
вкладов спектральных компонент фотолюминесценции) разряженного
обелина к γ-излучению;
3. Связать изменение спектров фотолюминесценции разряженного обелина с
эффективностью переноса протона во флуорофоре флуоресцентного белка
под влиянием излучения цезия-137.
4. С использованием флуоресцентной спектроскопии с наносекундным
разрешением и импульсным возбуждением выявить количество
спектральных компонент в спектрах флуоресценции разряженного обелина,
6их времена жизни, а также кинетику изменения их вкладов при
хроническом воздействии трития.
По проделанной работе были сделаны следующие выводы:
1. Установлено, что γ-излучение уменьшает выход квантов
фотолюминесценции Ca2+-разряженного обелина на 20 % в течении 16
суток наблюдения при 5°С и на 80 % в течение 7 дней при 20°С .
2. Продемонстрировано, что воздействие цезия на фотолюминесценцию
Ca2+-разряженного обелина ( возб.= 350 нм) приводит к увеличению
вклада фиолетовой компоненты – протонированной формы
целентерамида.
3. Влияние γ-излучения связано с деструктивным влиянием на белок и
уменьшением эффективности переноса протона в электронновозбужденном состоянии флуорофора разряженного обелина
(целентерамида).
4. Выявлены три экспоненциальные компоненты в спаде флуоресценции
Ca2+ -разряженного обелина с временами жизни 6,13 нс, 2,37 нс, 0,23 нс,
которые характеризуются максимумами в интервалах 500-510 нм, 485-490
нм и 410-420 нм соответственно;
5. Показано, что тритий увеличивает вклад фиолетовой компоненты -
протонированной формы целентерамида.
