Релаксация молекулярных сверхструктур в биоэлектролитах

• Автор: Павлов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физика формирования надмолекулярных структур в электролитах

1.2. СТРОЕНИЕ ЭРИТРОЦИТОВ

1.3. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВИ

1.4. Основные направления исследований

1.4.1. Электрические свойства крови

1.4.2. Общие сведения о магнитооптических эффектах

1.4.3. РЕССЕЯНИЕ СВЕТА ЭРИТРОЦИТАМИ

1.4.4. Скорость оседания эритроцитов
Проблема стандартизации значений СОЭ в норме и как они отличаются при различных патологиях
) .5. Обзор классических методов постановки эксперимента
1.5.6. Методика Панченкова
1.5.7. Метод Виитроба
1.5.8. Метод Вестергрена
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ НАУЧНОЙ ЗАДАЧИ
2.1. Образцы и методика эксперимента
2.1.1. Подготовка образцов крови для исследований вне организма
2.2. Установка для измерения тангенса угла между приложенным к образцу напряжением и ВОЗНИКАЮЩИМ током смещения в образцах крови
2.3. Установка для измерения магнитной проницаемости крови методом ЬС-резонатора
2.4. Установка для исследования эффекта Фарадея па рассеянном кровью излучении и на сухих
мазках крови
2.5. Установка для спектрофотометгичпского исследования сухих мазков крови в видимой и
ближних УФ и ИК-областях спектра (320-790 НМ)
2.6. Установка для регистрации скорости оседания эритроцитов крови
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Результаты исследований временного сдвига пика кривой зависимости тангенса угла между приложенным к образцу напряжением и возникающим током смещения от частоты приложенного
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
3.2. Результаты исследования магнитной проницаемости образцов крови в процессе оседания
ММС (оритроцитарной массы) методом измерения резонансной частоты ЕС-резонатора,
содержащего капилляр с КРОВЬЮ
2.2.1. Сравнительный анализ временных зависимостей ухода резонансной частоты 1С-резонатора для случаев заполнения рабочего капилляра различными жидкостями
3.2.2. Сравнение характеристик ухода резонансной частоты для пациентов с различными видами патологий
3.3. Результаты исследования поворота в магнитном поле плоскости поляризации лазерного излучения, рассеянного эритроцитарной массой, для различных областей индикатрисы рассеяния
3.3.1. Непосредственные результаты измерения поворота в магнитном поле плоскости поляризации лазерного излучения
3.3.2. Результаты исследования остаточной нсишгничеиности
3.4. Результаты исследования магнитооптического эффекта Керра на сухих мазках крови
3.5. Результаты исследования спектров пропускания сухих мазков крови в видимом и ближнем
ИК-диапазоне
3.5.1. Временная эволюция спектров по мере высыхания мазка

3.6. результаты исследований немонотонного поведения Скорости Оседания Эритроцитов крови
в поле силы тяжести
3.7. ФУРЬЕ-ДНАЛИЗ КРИВЫХ СОЭ. СРАВНЕНИЕ ФУРЬЕ-КОМПОНЕНТ СОЭ ВДОЛЬ РАДИАЛЬНЫХ СРЕЗОВ
РАБОЧЕГО КАПИЛЛЯРА С КРОВЬЮ
3.8. Корреляционный анализ фурье-компопент СОЭ с численными характеристиками эритроцитов
в крови донора
3.8.1. Фурье-анализ временных зависимостей ухода резонансной частоты LC-резонатора
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Физика микромеханизма наблюдаемых явлений
4.2. Основные положения логической схемы объяснения полученных результатов
Фундаментальный вывод
4.3. Предлагаемая квантово-химическая схема связей молекулы тема и возникновения
магнитного момента тема в процессах присоединения-отщепления молекул кислорода, углекислого газа, угарного газа, окиси азота и ВОДЫ
4.4. Качественное решении задачи анализа релевского рассеяния света He-ne - лазера
отдельными эритроцитами и эритроцитарными сверхструктрурами
4.5. Магнитооптический эффект Фарадея в вещест ве эритроцита
4.6. Основные результаты работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В настоящее время все большее внимание исследователей привлекает изучение биологических объектов с позиций современной физики. Одним из таких объектов является кровь, которая представляет собой биоэлектролит, в котором взвешены структурные элементы, позволяющие крови выполнять биологические функции. В первую очередь к таким структурным элементам относят эритроциты, которые являются надмолекулярными образованиями, то есть структурами более высокого уровня по отношению к белкам, из которых они построены. В то же время, присутствующие в цельной крови эритроцитарные агрегаты являются по отношению к эритроцитам структурами еще более высокого уровня организации, то есть молекулярными сверхструктурами.
Несмотря на многолетние интенсивные исследования крови как физической системы, до сих пор остается открытым целый ряд вопросов. Остается не до конца изученной природа связей, позволяющих образовывать надмолекулярные сверхструктуры, а точнее метастабильные молекулярные сверхструктуры (ММС) из эритроцитов (так называемые «эритроцитарные агрегаты» (ЭА)). Отсутствие фундаментальных исследований процессов организации и дезорганизации ММС не дает возможности прояснить физическую сущность такого процесса, как оседание эритроцитов и эритроцитарных агрегатов в поле силы тяжести (в клинической практике на основе данного феномена разработан диагностический тест на скорость оседания эритроцитов (СОЭ)). Не выясненными остаются также роль внешних факторов, влияющих на СОЭ. К таким факторам относятся внешние электрические и магнитные поля, температура и влажность окружающей среды, форма и состояние поверхности рабочих капилляров, используемых для анализа и др. Продвижение в сторону прояснения этих вопросов позволило бы не только построить адекватную физическую модель, отражающую сущность

образованных складками полипептидных цепочек глобина. Гемоглобин при нормальном функционировании может находиться в одной из трех форм:
феррогемоглобин (дезоксигемоглобин), оксигемоглобин и ферригемоглобин
(метгемоглобин).
Взаимодействие молекулярного кислорода со свободным гемом приводит к необратимому окислению атома железа гема, вследствие чего образуется гемин. В дезоксигемоглобине глобин предохраняет железо гема от окисления.
/:и2 НС СН3
г н г
/V <
н3с-г г ,с-сн,сн,соон
н% л /н
А~~к N"4 АС, / „С~СН,СН,СООН

9 £ ?
сн, сн,

н_сн | ИА с1 | рг
Г N Рс Г .У
I „К-,/,
..А-Рс—О
іГ СН І Н' сн I
Плоскость Плоскость
порфиринового порфиринового
кольца кольца
Гемоглобин Оксигемоглобин
Рис. 1.12. а - схематичное изображение гема; б - схема расположения атома ре относительно порфиринового кольца а дезоксигенированном сосотоянии; в - в оксигемированном состоянии
Обратимое присоединение кислорода происходит благодаря тому, что имеется возможность образовать шестую координационную связь и перенести электрон на кислород не от железа (то есть окислить Ре2+), а от имидазолыгого кольца проксимального гистидина.
Между гемами одной молекулы гемоглобина существует некоторая связь, благодаря которой присоединение кислорода к одному гему влияет на присоединение кислорода к другому гему той же молекулы (гем-гем