Анализ состояния биологических систем с помощью ИК-спектрометрии

• Автор: Зубарева, Галина Мефодьевна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 257 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. Состояние воды в биологических объектах.

1.1. Особенности организации молекул воды в модельных и биологических системах.

1.2. Влияние веществ различной полярности на организацию молекул воды в модельных и биологических системах.

1.3. Физикохимические аспекты состояния воды в биологических системах

1.4. Использование инфракрасной спектроскопии для исследования водосодержащих систем и биологических жидкостей.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Глава 2. Материалы и методы.

2. Г. Материалы исследования.

2.2. Методы исследования

2.2.1. ИКспектрометрия с помощью аппаратнопрограммного комплекса Икар.
2.2.2.Анализ состояний биологических систем
2.2.3. Построение объемных образов.
2.2.4. Многомерный анализ результатов ИКспектрометрии и определение критериев Маханолобиса и Бартлетта
2.2.5. Алкоголизация крыс в эксперименте.
2.2.6. Стандартная ИКспектрометрия
2.2.7. Проточная тонкослойная хроматорафия фосфолипидов
2.2.8. Идентификация фосфолипидов
2.2.9. Препаративное выделение фосфатидилхолинов, сфингомиелинов и фосфатидилинозитов из сыворотки крови
2.2 Методика получения липосом
2.2 Статистическая обработка результатов исследования
2.2 Способ исследования крови.
2.2 Способ исследования воды
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
Глава 3. Анализ показателей целостного состояния биологических
систем.
3.1. Разработка способа ИКспектрометрии для исследования тонких слоев биологических систем и модельных растворов.
3.2. Комплексная характеристика сыворотки крови при различных заболеваниях.
3.3. Влияние величины водной составляющей биологических систем на дисперсию показателей ИКизлучения.
3.4. Анализ особенностей динамики состояния разведенных образцов сыворотки крови больных остеопорозом
3.5. Особенности действия этанола на биологические системы
Глава 4. Особенности влияния веществ неорганической природы на
состояние их модельных растворов.
4.1. Изменение дисперсии коэффициентов пропускания ИКизлучения, проходящего через тонкие слои модельных систем, содержащих одновалентные ноны
4. Сравнительный анализ влияния ионов натрия и калия на
показатели целостного состояния модельных систем.
4.3. Особенности изменения дисперсии коэффициентов пропускания ИКспектра водной основы растворов под влиянием двухвалентных катионов различной концентрации.
4.4. Анализ параметров целостного состояния систем при
действии сверхмалых концентраций ионов кальция и калия.
4.5 Особенности состояния воды в присутствии смеси катионов.
4.6. Влияние сверхмапых количеств пероксида водорода на
водную основу растворов
Глава 5. Влияние биологически активных веществ органической
природы на состояние их растворов
5.1. Анализ изменения дисперсии показателей пропускания ИКизлучения тонких слоев растворов с различным содержанием глюкозы, аскорбиновой кислоты, новокаина, тирозина и тироксина
5.2. Изменения целостных показателей состояния воды в присутствии сверхмалых количеств аскорбиновой кислоты
5.3. Изменение параметров целостного состояния водных систем
под влиянием веществ различной природы
Глава 6. Изменение параметров состояния водосодержащих систем
под влиянием различных экзогенных факторов.
6.1. Влияние температуры на показатели состояния водных
систем
6.2. Особенности влияния ионов водорода различных концентраций на состояние водного компонента их
растворов
6.3. Анализ влияния на температурную зависимость коэффициентов пропускания ИКспектра воды
6.4. Влияние водонерастворимых материалов на состояние
водных систем
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По оценке, время Переноса протона от иона оксонияк молекуле воды составляет 1, сек Период жизни этой частицы при температуре равняется 2 сек, а время вращения молекулы. Нсвязей составляет Ю6 сек Поэтому благодаря высокой подвижности протона, можно считать, что он мигрирует по структуре с жесткими Нсвязями и эффективно увеличивает энергию взаимодействия молекул воды, что приводит к стабилизации кластера Проведенное экспериментальное моделирование и последующее. Н3зНп для п 2, 7, 8, 3, 3. Интересную гипотезу образования кластеров выдвинул В. Я. Лнтонченко 9,. Он предположил, что в додекаэдре молекула связана тремя Нсвязями, кластер представляет собой линейную цепочку молекул воды, связанных между собой Нсвязями, которая сворачивается в клубок, образуя каплю. Важным фактом является то, что образование одномерных кластеров приводит к повышению протонной1 проводимости. Следовательно, кластеры из молекул воды, вероятно, образуют цепочки Нсвязей, часть из которых являются каналами протонной проводимости. Термодинамические расчеты свойств воды указывают на возможность существования в жидкой воде кластеров, время жизни которых составляет Ю сек, размер от до 0 молекул. Если учесть, что время переноса протона оксония в молекуле воды сек, то размер1 кластера, стабилизация которого достигается, за счет транспорта протонов составляет около 0 молекул. Таким образом, свойства воды определяются как трехмерной сеткой, так и существованием микрокластеров, стабилизированных транспортом протонов. Смешанная модель описывает структуру воды как смесь различных типов структур. Предполагается, что в воде присутствуют два типа молекул воды в кластерах и мономерные, не соединенные водородными связями 9, 8, 5. Молекулы в кластерах соединены водородными связямис четырьмя соседними молекулами. Образование водородной связи способствует образованию других водородных связей в окрестностях молекулы, и, наоборот, разрыв водородной связи благоприятствует разрыву соседних водородных связей. Представление о том, что их образование и разрыв является кооперативным процессом, привело к предположению о существовании мерцающих кластеров молекул воды в жидкости 2. Таким образом различные модели воды могут одинаково хорошо описывать ее основные термодинамические свойства , , . Повидимому, реальная организация молекул воды, имея в своей основе структуру льда, должна включать большое число переходных элементов 4. В дальнейшем стали развиваться методы компьютерного анализа структуры воды , , 9, данные которых, согласуются с этим выводом. Рис. Влияние веществ различной полярности, на организацию молекул воды в модельных и биологических системах. Исходя из молекулярно кинетической картины теплового движения в жидкости О. Я. Самойлов 1,2 разработал представление о положительной и отрицательной гидратации. Он рассматривает гидратацию не как связывание ионами определенного количества молекул воды, а как влияние его на трансляционное движение ближайших молекул воды и их обмен на другие молекулы. По мнению автора, трансляционное движение представляет собой самодиффузию частиц жидкости и носит характер активированных скачков из одного положения равновесия в другое, которое протекает за время, равное примерно сек. Установлено, что характер гидратации определяется свойствами иона его радиусом, зарядом и строением электронной оболочки. При этом в случае положительной гидратации обмен ближайших к ионам, молекул воды ослаблен и наблюдается их эффективное связывание. При отрицательной гидратации обмен молекул воды в близи иона происходит чаше, чем обмен молекул в воде, и прочное связывание отсутствует. Вследствие этого отрицательно гидратирующиеся ионы вызывают значительное нарушение структуры воды, не компенсирующееся образованием связей между ними и молекулами воды 2. Существование отрицательной гидратации подтверждены экспериментально при исследовании растворов различными методами радиоспектроскопическим, термохимическим, рентгенографическим и др. Установлено, что введение постороннего иона в раствор влияет на структуру воды. При этом имеет значение геометрическое соответствие размеров ионов в решетке, определяющей структуру воды.