Модель влияния магнитных воздействий на вероятность рекомбинации радикальных пар в биологических системах

• Автор: Шигаев, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общие сведения магнитноспиновой химии.

1.2. Влияние магнитного поля на рекомбинацию радикальных пар

в химических системах

1.3. Примеры реакций, включающих радикальную пару

в биологической системе

1.4. Влияние магнитных полей на свободнорадикальные процессы

в живых клетках и модельных системах.

ГЛАВА 2. Модель эволюции пары спинов по Дмеханизму в коллинеарных магнитных полях.

2.1. Получение системы дифференциальных уравнений
2.2. Аналитическое решение.
2.3. Сравнение данных, полученных численным и
аналитическим методами.
ГЛАВА 3. Модель эволюции пары спинов при учте
согласованных колебаний ядер.
3.1. Получение эффективного гамильтониана
3.2. Составление системы дифференциальных уравнений
для численного расчта.
3.3. Результаты численного расчта.
ГЛАВА 4. Исследование динамики столкновений
пары липидных молекул в мембране с различными концентрациями элементов исключнного объма.
4.1. Необходимость учта молекулярной динамики.
4.2. Алгоритм перемещения пары молекул в ппоской
мембране с элементами исключнного объма
4.3. Анализ временной зависимости вероятности повторного
соседства двух липидных молекул в мембране.
ГЛАВА 5. Построение спиновой динамики геминальных и диффузионных пар и вычисление вероятности их рекомбинации с учтом динамики соседств липидных молекул
5.1. Теоретическое обоснование.
5.2. Получение спиновой динамики радикальных пар с учтом сверхтонкого взаимодействия
5.3. Алгоритмическая методика совмещения спиновой
динамики с молекулярной
5.4. Результаты расчта зависимости вероятности рекомбинации радикальной пары от магнитного поля
с учтом динамики соседств.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В живой клетке образуется большое количество разновидностей радикальных пар, вероятность рекомбинации которых с образованием ковалентной связи чувствительна к магнитным воздействиям. Радикальные пары играют ключевую роль в процессах зарождения или квадратичного обрыва цепей свободнорадикального окисления биологических молекул, поэтому поведение таких пар способно оказывать влияние на протекание свободнорадикальных процессов в живой клетке. Объект исследования. Объектом исследования является радикальная пара 2 радикала, имеющие спиновую корреляцию. Свойства радикальной пары во многом определяются химическими свойствами е компонентов. В зависимости от способа образования радикальная пара может быть геминальной, если оба радикала возникли синхронно путм распада исходной молекулы, или диффузионной при случайном попадании двух радикалов в окружение из молекул растворителя. Чувствительность вероятности рекомбинации РП к воздействию магнитных полей широко известна, и эта проблема интенсивно исследуется в настоящее время во всм мире. Образование радикальных пар имеет место в работе ряда ферментов, переносе электрона при фотосинтезе, свободнорадикальном окислении липидов мембран, образовании активных форм кислорода и других процессах. Цель работы выяснить некоторые каналы влияния магнитных воздействий на вероятность рекомбинации радикальной пары ВРРП в биологической системе исследовать эффективность такого влияния, его причины и необходимые требования к параметрам системы, на которую такое воздействие оказывается. Исследовать поведение геминальной РП в присутствии коллинеарного сочетания постоянного и переменного магнитных полей средней интенсивности в рамках классической модели, справедливой для мицеллы модельной системы, имитирующей биологическую мембрану. В рамках той же модели исследовать поведение геминальной РП с учтом согласованных колебаний включающих магнитные ядра молекул или их частей, фактически оказывающих влияние через генерированную флуктуациями плотности среды анизотропию фкт в РП. В целях выяснения величин параметров, необходимых для чувствительности РП в биологической мембране к магнитным воздействиям исследовать методом машинного эксперимента динамику столкновений двух липидных молекул в плоской биомембране в зависимости от количества в ней элементов исключнного объма, их формы и размера. Разработать алгоритмическую методику совмещения спиновой динамики двух неспаренных электронов с динамикой столкновений несущих их липидных молекул в мембране. С применением полученной методики исследовать зависимость вероятности рекомбинации в мембране как геминальной, так и диффузионной радикальной пары от слабого порядка земного магнитного поля с учтом процессов спиновой релаксации. Научная новизна работы. Предложены новые, более простые способы расчта зависимости ВРРП от магнитного поля и согласованных колебаний ядер. Решена задача о количестве повторных столкновений пары молекул на плоскости в зависимости от размера, формы и концентрации элементов исключнного объма. Разработана алгоритмическая методика совмещения молекулярной и спиновой динамик для пары радикализированных липидных молекул как носителей неспаренных электронов в мембране, позволяющая учитывать, помимо других параметров, скорость релаксации спинов. Показан значительный эффект магнитного поля микротеслового масштаба на вероятность рекомбинации диффузионной РП в биомембране. Практическое значение работы. Основным практическим применением данной работы является вклад в теоретическое обоснование влияния на биологические системы магнитных воздействий в частности, изменения геомагнитного поля, соответствующие параметры которых, необходимые для проявления биологического эффекта, строго определяются свойствами соответствующей РП, при условии того, что е роль в метаболических процессах чтко установлена. С точки зрения медицины, благодаря теоретическим разработкам станет возможным обоснование применимости квантовой терапии и предсказание е возможных побочных эффектов.