198 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 Îïðåäåëåí ñîñòàâ ïîêðûòèÿ ñïëàâîì Zn–Pb, ïîëó÷åííîãî èç ýëåêòðîëèòà ïðåäëîæåííîãî ñîñòàâà.  ñïëàâå ñîäåðæèòñÿ îò 1,2 äî 7,5% Pb. Âûõîä ñïëàâà ïî òîêó ñîñòàâëÿåò 77%. ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Ãóñåâ Â.Í. À. ñ. ÑÑÑÐ ¹ 411159. 1974. 2. Ïîâåòêèí Â.Â., Äàí÷óê Ë.Í. Ïàòåíò ÐÔ ¹ 2118671. 1997. 3. Õàíñåí Í. Àíäåðêî, Ê. / Ñòðóêòóðà äâîéíûõ ñïëàâîâ. Ì: Ìåòàëëóðãèÿ. 1982. Ò. 2. 4. Ìåäâåäåâ Ã.È., Ìàêðóøèí Í.À., Äóáåíêîâ À.Í. // Æ.Ï.Õ. 2002. Ò. 75. ¹ 11. Ñ. 1834–1838. 5. Íå÷àåâ Å.À., Êóêðèí Â.Ï. Èòîãè íàóêè è òåõíèêè. Ýëåêòðîõèìèÿ. Ì: 1989. Ò. 29. Ñ. 93–152. Виктория Викторовна КРАЙНИК — преподаватель кафедры химии kraynikvika@mail.ru Людмила Анатольевна ЖУРАВЛЕВА — доцент кафедры химии, кандидат химических наук zhlaLA@yandex.ru Сургутский государственный университет ХМАО-Югры УДК 543.23:542.943.7:544.142.3 ÂÛÁÎÐ ÌÎÄÅËÜÍÎÉ ÑÈÑÒÅÌÛ ÄËß ÒÅÑÒÈÐÎÂÀÍÈß ÀÍÒÈÎÊÑÈÄÀÍÒΠSELECTION OF MODEL SYSTEM FOR ANTIOXIDANTS TESTING ÀÍÍÎÒÀÖÈß. Èññëåäîâàíà êèíåòèêà îêèñëåíèÿ âîäíî-ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè êîìïëåêñîâ ìåäè (II) ñ àìèíîêèñëîòàìè. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ äàííûõ âûáðàíà ìîäåëüíàÿ ñèñòåìà òåñòèðîâàíèÿ àíòèîêñèäàíòîâ. Îòìå÷åíû îñîáåííîñòè ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ ïðèðîäíîãî èíãèáèòîðà α-òîêîôåðîëà ïðè âîäíîýìóëüñèîííîì îêèñëåíèè. SUMMARY. The water-lipid oxidation kinetics has been studied of copper (II) complexes with amino acids depending on ligand nature. Model system for antioxidants testing has been chosen. Features of the mechanism of α-tocopherol were determined in water-lipid oxidation in the presence of copper (II) complexes with α-alanine as a catalyst. ÊËÞ×ÅÂÛÅ ÑËÎÂÀ. Îêèñëåíèå ëèïèäîâ, àíòèîêñèäàíòû, êîìïëåêñû ìåäè ñ àìèíîêèñëîòàìè. KEY WORDS. Lipid oxidation, antioxidants, copper complexes with amino acids. Ïîèñê ýôôåêòèâíûõ àíòèîêñèäàíòîâ ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíûì äëÿ ïèùåâîé è ôàðìàöåâòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè, ìåäèöèíû. Ìíîãî÷èñëåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî íàðóøåíèå ðåãóëÿöèè ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ áèîìåìáðàí ëåæèò â îñíîâå ðàçâèòèÿ ðÿäà çàáîëåâàíèé è ïàòîëîãèé, ñïîñîáñòâóåò ñòàðåíèþ îðãàíèçìà [1], [2], [3]. Ïîýòîìó â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ìåäèöèíå áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ àíòèîêñèäàíòîòåðàïèè, êàê ïðîôèëàêòè÷åñêîìó ìåòîäó ñíèæåíèÿ ñòðåññîâîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, óëó÷øåíèÿ àäàïòàöèè ê íåáëàãîïðèÿòíûì âîçäåéñòâèÿì îêðóæàþùåé ñðåäû, à òàêæå ëå÷åáíîãî ñðåäñòâà â ñîâîêóïíîñòè Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 199 ñ ïðîòèâîâîñïàëèòåëüíûìè, ãèïîòåíçèâíûìè è äðóãèìè ïðåïàðàòàìè. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðîãðåññ â àíòèîêñèäàíòîòåðàïèè, óëó÷øåíèè êà÷åñòâà ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ è ôàðìàöåâòè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ âîçìîæåí òîëüêî íà îñíîâå ðàçðàáîòêè ýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ òåñòèðîâàíèÿ àíòèîêñèäàíòíîé àêòèâíîñòè áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé è ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ. Öåëüþ ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà ìîäåëüíîé ñèñòåìû äëÿ òåñòèðîâàíèÿ àíòèîêñèäàíòîâ êèíåòè÷åñêèì ìåòîäîì, â óñëîâèÿõ, ìîäåëèðóþùèõ áèîìåìáðàíû.  êà÷åñòâå ìîäåëè èññëåäîâàíî êàòàëèòè÷åñêîå îêèñëåíèå ýìóëüñèè ýòèëîëåàòà â âîäå. Âûáîð ýòèëîëåàòà îáóñëîâëåí òåì, ÷òî îëåèíîâàÿ êèñëîòà è åå ýôèðû âõîäÿò â ñîñòàâ áîëüøèíñòâà ëèïèäîâ æèâûõ îðãàíèçìîâ [3], [4], [5] è áîëåå äîñòóïíà. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü. Ýòèëîëåàò ïîëó÷àþò ýòåðèôèêàöèåé îëåèíîâîé êèñëîòû ìàðêè «÷.» ýòàíîëîì â êèñëîé ñðåäå ñ ïîñëåäóþùåé î÷èñòêîé è âàêóóìíîé ïåðåãîíêîé ïî ñòàíäàðòíîé ìåòîäèêå [6]. Ïðåïàðàòû àìèíîêèñëîò: DL-àëàíèí (õ.÷.), L-âàëèí (õ.÷.), L-ëåéöèí (÷.), L-ñåðèí (÷.ä.à.), DL-òðåîíèí (õ.÷.) ïåðåêðèñòàëëèçîâûâàþò èç âîäíî-ýòàíîëüíîé ñìåñè. DL-β-ôåíèë-α-àëàíèí (÷.), L-ãèñòèäèí (÷.ä.à.), L-ëèçèí (÷.), õëîðèä ìåäè (II) (õ.÷.), öåòèëòðèìåòèëàììîíèé áðîìèä (÷.) èñïîëüçóþò áåç äîïîëíèòåëüíîé î÷èñòêè. Èîíîë ìàðêè «÷.» î÷èùàþò äâóêðàòíîé êðèñòàëëèçàöèåé èç àáñîëþòíîãî ýòàíîëà [6]. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ðàñòâîðîâ è âîäíîé ýìóëüñèè èñïîëüçóþò áèäèñòèëëèðîâàííóþ âîäó. Îêèñëåíèå ïðîâîäÿò ïî ìåòîäèêå [7]: â 1 ìë ýôèðà íåíàñûùåííîé æèðíîé êèñëîòû äîáàâëÿþò ïî 1 ìë âîäíûõ ðàñòâîðîâ öåòèëòðèìåòèëàììîíèÿ áðîìèäà (ÖÒÌÀÁ) è êîìïëåêñíîãî ñîåäèíåíèÿ (ÊÑ) õëîðèäà ìåäè ñ α-àìèíîêèñëîòàìè ñ êîíå÷íûìè êîíöåíòðàöèÿìè â ïðîáå: ìåäü — (1-3)⋅10–3, α-àìèíîêèñëîòà — (5-10)⋅10–3, ÖÒÌÀÁ — (1-3)⋅10–3 ìîëü/ë â êîíòðîëüíîé ïðîáå è ñ äîáàâêàìè èíãèáèòîðà. Ïðîáó äîâîäÿò âîäîé äî 4 ìë, òåðìîñòàòèðóþò ïðè òåìïåðàòóðå 60±0,2 °Ñ, íàñûùàþò ìîëåêóëÿðíûì êèñëîðîäîì. Âîëþìîìåòðè÷åñêè ïðè íåïðåðûâíîì ïåðåìåøèâàíèè îïðåäåëÿþò îáúåì ïîãëîùåííîãî êèñëîðîäà âî âðåìåíè. Äëÿ îöåíêè ýôôåêòèâíîñòè àíòèîêñèäàíòà è åãî ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ èñïîëüçóþò ìåòîä ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ. Ñ ýòîé öåëüþ â Microsoft Excel ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ ïîäáèðàþò ëèíèè òðåíäà è íàèëó÷øèå àïïðîêñèìèðóþùèå ôóíêöèè êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ (ÊÊ), ñ ïîñëåäóþùèì äèôôåðåíöèðîâàíèåì ïîñëåäíèõ.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àþò ãðàôèê â âèäå ëèíåéíûõ ó÷àñòêîâ, ïî êîòîðûì âûáðàíû êðèòåðèè ýôôåêòèâíîñòè è ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé è èíãèáèòîðîâ. Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå. Ïîñêîëüêó áîëüøèíñòâî ïðîìûøëåííûõ èíèöèàòîðîâ íå àêòèâíû â âîäíî-ëèïèäíîé ñðåäå, òî äëÿ èíèöèèðîâàíèÿ ïðîöåññà áûëè èñïîëüçîâàíû êàòàëèçàòîðû. Ïîêàçàíî [8], [9], ÷òî êàòèîíû ìåäè ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå àêòèâíûìè êàòàëèçàòîðàìè â ðÿäó äðóãèõ d-ýëåìåíòîâ: Cu2+>Fe2+>Fe3+>Co2+>Ni2+. Ñ ó÷åòîì ðåçóëüòàòîâ ýòèõ èññëåäîâàíèé â íàñòîÿùåé ðàáîòå èñïîëüçîâàíû êàòèîíû ìåäè ñ êîíå÷íîé êîíöåíòðàöèåé â ñóáñòðàòå (1-2)·10-3 ìîëü/ë â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðà. Èçâåñòíî [10], [11], ÷òî ìèêðîýëåìåíòû â êëåòêå è áèîëîãè÷åñêèõ æèäêîñòÿõ ÷àùå âñåãî ôóíêöèîíèðóþò â âèäå êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé (ÊÑ) ñ áåëêàìè, àìèíîêèñëîòàìè è äðóãèìè êîìïîíåíòàìè. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè âûáîðå êèíåòè÷åñêîé ìîäåëè áèîìåìáðàí íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü òîò ôàêò, ÷òî êàòèîíû êàòàëèçàòîðà äîëæíû âõîäèòü â ñîñòàâ êîìïëåêñîâ. Äëÿ èçó÷åíèÿ ïðîöåññîâ îêèñëåíèÿ ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè àìèíîêèñëîò â êà÷åñòâå ëèãàíäîâ, âûáðàí ñëåäóþùèé ñîñòàâ ÊÑ: ñîäåðæàíèå êàòèîíîâ 200 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 ìåäè (II) è α-àìèíîêèñëîò â êîíöåíòðàöèÿõ (1-2)·10-3 è (5-10)·10-3 ìîëü/ë ñîîòâåòñòâåííî, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíóþ ýôôåêòèâíîñòü êîìïëåêñîîáðàçîâàíèÿ. Äëÿ êîëè÷åñòâåííîãî ñðàâíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ ãðàôè÷åñêè îïðåäåëåíû íà÷àëüíûå è êîíå÷íûå ñêîðîñòè ÊÊ, êðèâûå ñ õîðîøåé äèñïåðñèåé îïèñûâàþòñÿ ïàðàáîëàìè (òàáë. 1).  ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðèåé öåïíûõ ðàçâåòâëåííûõ ïðîöåññîâ, ïàðàáîëà ñîîòâåòñòâóåò ìîíîìîëåêóëÿðíîìó ìåõàíèçìó ðàçâåòâëåíèÿ öåïåé è áèìîëåêóëÿðíîìó ìåõàíèçìó îáðûâà öåïåé. Òàáëèöà 1 Êîëè÷åñòâåííûå ïàðàìåòðû êèíåòèêè îêèñëåíèÿ ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-àìèíîêèñëîò Àìèíîêèñëîòû êîíòðîëü àëàíèí âàëèí ëèçèí òðåîíèí ñåðèí ãèñòèäèí ëåéöèí ôåíèëàëàíèí Wíà÷·106, ìîëü·ë–1·ñ–1 3,4±0,1 5,0±0,3 3,8±0,2 3,1±0,5 3,0±0,3 3,0±0,3 2,1±0,3 2,0±0,4 1,4±0,2 Wêîí·106, ìîëü·ë–1·ñ–1 6,2±0,1 9,5±0,1 9,3±0,3 6,7±0,4 6,1±0,2 5,1±0,3 5,1±0,5 4,9±0,4 4,0±0,4 à·109 ìîëü·ë–1·ñ–2 11,0±0,2 15,0±0,3 16,0±0,5 11,0±0,4 10,0±0,3 8,0±0,3 4,0±0,2 3,1±0,5 3,0±0,3 Óðàâíåíèå ïàðàáîëû f(x) 3·10-5·x2+2·10-2·x 4·10-5·x2+4·10-2·x 1·10-4·x2+2·10-2·x 7·10-5·x2+2·10-2·x 3·10-5·x2+2·10-2·x 2·10-5·x2+2·10-2·x 1·10-5·x2+2·10-2·x 4·10-5·x2+0,6·10-2·x 2·10-5·x2+0,7·10-2·x Èçìåíåíèå êèíåòèêè îêèñëåíèÿ ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû àìèíîêèñëîòû ìîæåò áûòü îáúÿñíåíî íåñêîëüêèìè ôàêòîðàìè: 1) ýëåêòðîííûå ýôôåêòû â ìîëåêóëàõ ëèãàíäîâ, ðàçëè÷íûì îáðàçîì âëèÿþùèå íà êàòàëèòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü êàòèîíà ìåäè; 2) ðàçëè÷èÿ â ñòðóêòóðå îáðàçóþùèõñÿ êîìïëåêñîâ; 3) ðàçëè÷èÿ â ñòðîåíèè îáðàçóþùèõñÿ ýìóëüñèé. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò ïðåäïîëàãàòü, ÷òî êàòàëèòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü ïðîÿâëÿþò õåëàòèðîâàííûå êàòèîíû ìåäè. Ýòîò âûâîä ïîäòâåðæäàåòñÿ èçìåíåíèåì àêòèâíîñòè â ðÿäó àìèíîêèñëîò, êîòîðûé ñîîòâåòñòâóåò îñëàáëåíèþ äîíîðíîé àêòèâíîñòè áîêîâîé öåïè. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿåò ëåéöèí, èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè ðÍ 5,5. Ïîñêîëüêó â ùåëî÷íîé ñðåäå ëåéöèí âûïàäàë â îñàäîê â âèäå ãèäðîêñîêîìïëåêñîâ. Âåðîÿòíî, ïðîòîíèðîâàíèå ëèãàíäà â êèñëîé ñðåäå ñíèæàåò êàòàëèòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü õëîðèäà ìåäè (II). Êðîìå òîãî, ïðîòîíèðîâàíèå âëèÿåò íà ñòåïåíü îáðàçîâàíèÿ êîìïëåêñà, ñíèæàÿ êîëè÷åñòâî îáðàçîâàâøèõñÿ êîìïëåêñíûõ ÷àñòèö, ÷òî òàêæå ñïîñîáñòâóåò ñíèæåíèþ êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòè ìåäè. Ñëåäóþùèìè ôàêòîðàìè, îáúÿñíÿþùèìè ñíèæåíèå êàòàëèòè÷åñêîé ñïîñîáíîñòè õåëàòèðîâàííîé ìåäè (II), ìîãóò áûòü ðàçëè÷èÿ â ñòðóêòóðå îáðàçîâàâøèõñÿ êîìïëåêñîâ. Èçâåñòíî [12], [13], ÷òî àìèíîêèñëîòû, ñîäåðæàùèå äîïîëíèòåëüíûå äîíîðíûå ãðóïïû â áîêîâîé öåïè, ñïîñîáíû îáðàçîâûâàòü ñâÿçè ñ èîíîì ìåòàëëà íå òîëüêî ïîñðåäñòâîì êàðáîêñè- è àìèíîãðóïïû. Âåðîÿòíî, ñíèæåíèå êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòè êîîðäèíèðîâàííîé òàêèì îáðàçîì ìåäè ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî äîïîëíèòåëüíûì ýêðàíèðîâàíèåì êàòàëèòè÷åñêîãî öåíòðà. Êðîìå òîãî, ñ óñëîæíåíèåì ñòðóêòóðû êîîðäèíàöèîííîãî ñîåäèíåíèÿ çàòðóäíÿåòñÿ ïðîíèêíîâåíèå êàòàëèçàòîðà âíóòðü ìèöåëë. Ïîýòîìó åùå îäíèì ôàêòî- Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 201 ðîì, îáúÿñíÿþùèì ñíèæåíèå êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòè êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé, ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå êîíòàêòà ñóáñòðàòà îêèñëåíèÿ ñ êàòàëèçàòîðîì. Èñõîäÿ èç ëèòåðàòóðíûõ [7], [8], [9], [14], [15], [16] è ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìåõàíèçì âëèÿíèÿ êîìïëåêñîâ íà ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ïðîèñõîäèò ïî ñëåäóþùåé ñõåìå. Èíèöèèðîâàíèå ïðîöåññà ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ó÷àñòèÿ ÊÑ ìåäè â ðåàêöèÿõ çàðîæäåíèÿ öåïåé (1), (2): (1) RH + Cu 2+ L2 → R • + Cu1+ L2 + H + RH + Cu1+ L2 + O2 → Cu 2+ L2 + OH - + RO • (2) Ïðîäîëæåíèå öåïåé ïðîòåêàåò ïî ñëåäóþùèì äîïîëíèòåëüíûì ðåàêöèÿì (3), (4): (3) R • + O2 → RO2• RO2• + RH → ROOH + R • (4) Äàëåå, âîçìîæíî, ó÷àñòèå êàòàëèçàòîðà â ñòàäèè ðàñïàäà ãèäðîïåðîêñèäîâ, íå îáåñïå÷èâàþùåé ðàçâåòâëåíèÿ öåïåé (5), (6): ROOH + Cu 2+ L4 → RO2• + Cu1+ L4 + H + 1+ 2+ ROOH + Cu L4 → RO + Cu L4 + OH • (5) - (6)  ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäïîëàãàåìîé ñõåìîé âñå ïðèâåäåííûå ðåàêöèè èäóò êîíêóðåíòíî, ÷òî ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòüñÿ ðàâíîâåñèþ êîìïëåêñîâ Cu1+ è Cu2+ [16]. Òàêèì îáðàçîì ïî ðåçóëüòàòàì ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðà îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà ïðåäëîæåíî ÊÑ ìåäè (II) ñ α-àëàíèíîì, ïðèãîòîâëåííîì â áîðàòíîì áóôåðíîì ðàñòâîðå ñ ðÍ 9. Êîíå÷íàÿ êîíöåíòðàöèÿ â ðàñòâîðå Cu2+ — (2-3)·10-3, àìèíîêèñëîòû — (4-5)·10-3 ìîëü/ë. Ïîñêîëüêó äàííûé ñóáñòðàò ìîäåëèðóåò ñâîáîäíîðàäèêàëüíîå îêèñëåíèå ëèïèäîâ áèîìåìáðàí, èçó÷åíèå âëèÿíèÿ α-òîêîôåðîëà (α-ÒÔ) â óñëîâèÿõ âûáðàííîé ìîäåëè ïðåäñòàâëÿåò áîëüøîé èíòåðåñ. Èññëåäîâàí øèðîêèé èíòåðâàë åãî êîíöåíòðàöèè â ñîîòíîøåíèè ñ èçáûòêîì êàòàëèçàòîðà: 3,3:1; 10:1; 40:1; 50:1; 3000:1; 14300:1. Òèïè÷íûå ÊÊ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1. Ïîêàçàíî, ÷òî â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíîøåíèÿ êîíöåíòðàöèé α-ÒÔ è êàòèîíîâ ìåäè â ñîñòàâå êîîðäèíàöèîííîãî ñîåäèíåíèÿ ìåíÿåòñÿ õàðàêòåð ÊÊ. Êà÷åñòâåííî ìîæíî âûäåëèòü ÷åòûðå òèïà ÊÊ. Ðèñ. 1à. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîêîôåðîëà: 1 — êîíòðîëü; 2 — 2·10-4; 3 — 6·10-4 ìîëü/ë 202 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 Ïðè ñîîòíîøåíèÿõ êàòàëèçàòîð:èíãèáèòîð (Cu2+:InH) 3,3:1; 10:1 (ðèñ 1à) íàáëþäàåòñÿ ïåðèîä ïîëíîãî òîðìîæåíèÿ ïðîïîðöèîíàëüíîé êîíöåíòðàöèè α-ÒÔ, ìåäëåííûé âûõîä èç ïåðèîäà èíäóêöèè è äîñòèæåíèå ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè ïðîöåññà. Ïî âåëè÷èíàì äèñïåðñèè êðèâûå àïïðîêñèìèðîâàíû òðåìÿ ôóíêöèÿìè: íà÷àëüíûé ó÷àñòîê — ïðÿìîé, ñëåäóþùèé — ïàðàáîëîé è òðåòèé ó÷àñòîê — ïðÿìîé. Ïåðâàÿ ïðîèçâîäíàÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ïåðèîä èíäóêöèè — ïî ïåðâîé òî÷êå ïåðåãèáà; èçìåíåíèå íà÷àëüíîé ñêîðîñòè — ïî âòîðîìó ó÷àñòêó; óñêîðåíèå — ïî íàêëîíó; êîíå÷íóþ ñêîðîñòü è ïåðèîä îêîí÷àíèÿ óñêîðåíèÿ — ïî òðåòüåìó ó÷àñòêó è âòîðîìó ïåðåãèáó. Ðàñ÷åòû êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 2. Òàáëèöà 2 Êîëè÷åñòâåííûå ïàðàìåòðû êèíåòèêè îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîêîôåðîëà (α-ÒÔ) Ñ[α-òô]·104, InH:Cu2+ ìîëü/ë – êîíòðîëü 0,001 1:14000 0,5 1:40 1 1:20 2 1:10 6 1:3,3 Wíà÷·106, ìîëü·ë–1·ñ–1 2,4±0,6 1,0±0,5 2,3±0,8 2,4±0,5 0,8±0,1 0,5±0,2 Wêîí·106, ìîëü·ë–1·ñ–1 5,0±0,5 7,8±0,6 5,1±0,3 4,9±0,5 5,3±0,5 5,5±0,8 à·108 ìîëü·ë–1·ñ–2 0,8±0,3 1,1±0,4 1,5±0,5 0,8±0,3 0,7±0,3 1,1±0,3 τ1, ìèí. τ2, ìèí. – – – 20±6 50±5 80±5 – – 220±10 240±12 Ïîêàçàíî, ÷òî ñ óìåíüøåíèåì êîíöåíòðàöèè èíãèáèòîðà ïåðèîä ïîëíîãî òîðìîæåíèÿ τ1, ïåðèîä îêîí÷àíèÿ óñêîðåíèÿ τ2 è êîíå÷íàÿ ñêîðîñòü ñíèæàþòñÿ; íà÷àëüíàÿ ñêîðîñòü âîçðàñòàåò. Ïðè äàëüíåéøåì óìåíüøåíèè êîíöåíòðàöèè α-ÒÔ ïåðèîä ïîëíîãî òîðìîæåíèÿ èñ÷åçàåò (ðèñ. 1b). ÊÊ àïïðîêñèìèðóþò ïàðàáîëîé, ïðè ýòîì êîíå÷íûå ñêîðîñòè ïðîöåññà ñîñòàâëÿþò (5,0±0,8)·10-6 ìîëü·ë–1·ñ–1, à óñêîðåíèå ñíèæàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè èíãèáèòîðà è óìåíüøåíèåì èçáûòêà êàòàëèçàòîðà ñîîòâåòñòâåííî (òàáë. 2). Ðèñ. 1b. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîêîôåðîëà: 1 — êîíòðîëü; 2 — 5·10-5; 3 — 1·10-4 ìîëü/ë Ïðè óâåëè÷åíèè èçáûòêà êàòàëèçàòîðà â 50 ðàç è âûøå õàðàêòåð ÊÊ óñëîæíÿåòñÿ (ðèñ. 1ñ) è èõ óäàåòñÿ àïïðîêñèìèðîâàòü òîëüêî ïîëèíîìàìè ïÿòîé ñòåïåíè. 203 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 Ðèñ. 1ñ. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîôåðîëà: 1 — êîíòðîëü; 2 — 4·10-5, 3 — 7·10-7 ìîëü/ë Äèôôåðåíöèðîâàíèå ïîëèíîìîâ ïîçâîëÿåò ïðîàíàëèçèðîâàòü õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè. Íà ðèñ. 2à è 2b ïðåäñòàâëåíû òèïè÷íûå ðåçóëüòàòû. Ðèñ. 2à. ÊÊ îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè 4·10-5 ìîëü/ë α-òîêîôåðîëà è àïïðîêñèìàöèÿ çàâèñèìîñòè ïîëèíîìîì ïÿòîé ñòåïåíè ñ äèñïåðñèåé 0,99 Ðèñ. 2b. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè 4·10-5 ìîëü/ë α-òîêîôåðîëà îò âðåìåíè Áàçèðóÿñü íà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ ðåçóëüòàòàõ èññëåäîâàíèé êèíåòèêè ãîìîãåííîãî îêèñëåíèÿ [3], [7], [15], ïðåäñòàâëåííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçàëè, ÷òî ïðè íåáîëüøîì èçáûòêå êàòàëèçàòîðà (ïåðâûé òèï ÊÊ), âåðîÿòíî, α-ÒÔ ýôôåêòèâíî îáðûâàåò öåïè ïî ðåàêöèè (7), à ðàäèêàëû èíãèáèòîðà ó÷àñòâóþò â ïðîäîëæåíèè öåïåé ïî ðåàêöèè (8). Ñîâîêóïíîñòü ýòèõ ôàêòîðîâ ïðèâîäèò ê íàëè÷èþ ïåðèîäà èíäóêöèè, óäëèíåíèþ ïåðèîäà óñêîðåíèÿ è âûõîäó íà êîíå÷íóþ ñêîðîñòü, ïðåâûøàþùóþ êîíòðîëüíóþ. RO2• + InH → ROOH + In• (7) In + RH → R + InH (8) • • Óâåëè÷åíèå èçáûòêà êàòàëèçàòîðà (âòîðîé òèï ÊÊ) ïðèâîäèò ê ïðåîáëàäàíèþ ðåàêöèé çàðîæäåíèÿ íàä îáðûâîì öåïåé, â òîì ÷èñëå áëàãîäàðÿ ó÷àñòèþ α-òîêîôåðîëà â ðåàêöèè (9): InH + Cu 2+ L2 → In• + Cu1+ L2 + H + (9) 204 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 Ýòî ïðèâîäèò ê èñ÷åçíîâåíèþ ïåðèîäà èíäóêöèè, ïàðàáîëè÷åñêîìó õàðàêòåðó îïèñàíèÿ ïðîöåññà è ïðåâûøåíèþ êîíòðîëüíîé ñêîðîñòè ïðîöåññà. Ïðè áîëüøîì èçáûòêå êàòàëèçàòîðà (òðåòèé òèï ÊÊ) ïðîöåññ íà÷èíàåòñÿ ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ, äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü, à äàëåå ñëåäóåò çàìåäëåíèå ïðîöåññà, óñèëèâàþùååñÿ âî âðåìåíè. Î÷åâèäíî, ÷òî â ýòèõ óñëîâèÿõ, ïðåîáëàäàþò ïðîöåññû îêèñëåíèÿ α-ÒÔ ïî ðåàêöèè (10), îáðàçîâàíèå òîêîôåðèëðàäèêàëà ïî ðåàêöèè (11) è òîêîôåðèëõèíîíà ïî ðåàêöèè (12): InH + ROOH → RO • + In• + H 2O (10) Òîêîôåðèëõèíîí ìîæåò îáðûâàòü öåïè, à òàêæå ó÷àñòâîâàòü â îêèñëèòåëüíîâîññòàíîâèòåëüíûõ ïðåâðàùåíèÿõ ïî ðåàêöèÿì (11), (12). Ïðåîáëàäàíèå ýòèõ ðåàêöèé, ó÷àñòèå òîêîôåðèëõèíîíà â ðåàêöèÿõ îáðûâà öåïåé ïðèâîäèò ê ñëîæíîìó, ïîëèíîìèíàëüíîìó õàðàêòåðó ÊÊ è îòñóòñòâèþ òîðìîæåíèÿ íà÷àëüíûõ ñòàäèé ïðîöåññà. Ïðåäñòàâëåííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò òàêæå óòâåðæäàòü, ÷òî ïðîãíîñòè÷åñêèå âîçìîæíîñòè òîðìîæåíèÿ öåïíûõ ïðîöåññîâ ïî âåëè÷èíå k7 â óñëîâèÿõ, ìîäåëèðóþùèõ áèîìåìáðàíû ñóùåñòâåííî íèæå, ÷åì ïðè ãîìîãåííîì îêèñëåíèè.  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ïåðîêñèäíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ áèîìåìáðàí k7 ìîæåò îêàçàòüñÿ áåñïîëåçíîé.  öåëîì, ñíèæåíèå àíòèîêñèäàíòíîé àêòèâíîñòè α-ÒÔ, âåðîÿòíî, îáóñëîâëåíî ïðåæäå âñåãî åãî ó÷àñòèåì â ðåàêöèÿõ ïðîäîëæåíèÿ öåïåé (8). Íà ðèñ. 1d (êðèâàÿ 2) ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû îêèñëåíèÿ ñóáñòðàòà ïðè î÷åíü áîëüøîì èçáûòêå êàòàëèçàòîðà, â ñðàâíåíèè ñ êîíòðîëüíîé ïðîáîé (êðèâàÿ 1). Ðèñ. 1d. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå îêèñëåíèÿ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîêîôåðîëà: 1 — êîíòðîëü; 2 — 1,5·10-7 ìîëü/ë Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 205 Îáå êðèâûå èìåþò ïàðàáîëè÷åñêèé õàðàêòåð, íî â ïðèñóòñòâèè ìèêðîäîáàâîê α-òîêîôåðîëà óâåëè÷èâàåòñÿ óñêîðåíèå è êîíå÷íàÿ ñêîðîñòü ïðîöåññà (òàáë. 2). Ýòè ðåçóëüòàòû ìîäåëèðóþò èçâåñòíûé äâîéñòâåííûé ìåõàíèçì âîçäåéñòâèÿ êîìïîíåíòîâ êëåòêè â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè. Âîçìîæíàÿ ïðè÷èíà íàáëþäàåìîãî ýôôåêòà ñâÿçàíà ñ ó÷àñòèåì ìèêðîäîáàâîê α-ÒÔ â êâàäðàòè÷íîì ðàñïàäå ãèäðîïåðîêñèäîâ (10), ÷òî âûçûâàåò ñóùåñòâåííîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ðàçâåòâëåíèÿ öåïåé è ñóììàðíîé ñêîðîñòè ïðîöåññà. Âûâîäû 1. Ïîêàçàíî èçìåíåíèå êèíåòèêè âîäíî-ýìóëüñèîííîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé (1-2)·10-3 ìåäè ñ (5-10)·10-3 ìîëü/ë α-àìèíîêèñëîòàìè ïðè îïòèìàëüíîì ðÍ â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû ëèãàíäîâ. 2. Ïðåäëîæåí ñîñòàâ ìîäåëüíîãî ñóáñòðàòà äëÿ èçó÷åíèÿ îêèñëåíèÿ æèðíîêèñëîòíûõ êîìïîíåíòîâ áèîìåìáðàí, ñîäåðæàùèé ïðîáó ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà è âîäû â ñîîòíîøåíèè 1:4 (ïî îáúåìó) ñ äîáàâêàìè (1–3)·10–3ìîëü/ë öåòèëòðèìåòèëàììîíèÿ áðîìèäà è êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé (1–3)·10–3 ìîëü/ë ìåäè ñ (2–6)·10–3 ìîëü/ë α-àëàíèíîì â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðà. 3. Âûÿâëåíû îñîáåííîñòè ìåõàíèçìà ïðîöåññîâ êàòàëèòè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäíîãî ñóáñòðàòà â ïðèñóòñòâèè α-òîêîôåðîëà, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì êîíöåíòðàöèé êàòàëèçàòîðà è èíãèáèòîðà. ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Kilic, N., Ozden, M., Kalkan, A. Lipid peroxidation levels in patients with acute brucellosis // Clinical and Experimental Medicine. 2005. V. 5 ¹ 3. P. 117-121. 2. Lankin, V.Z., Tikhaze, A.K., Kukharchuk, V.V. Antioxidants decreases the intensification of low density lipoprotein in vivo peroxidation during therapy with statins // Molecular and Cellular Biochemistry. 2003. V. 249. ¹ 2. P. 129-140. 3. Óøêàëîâà Â.Í., Èîàíèäèñ Í.Â., Êàäî÷íèêîâà Ã.Ä. è äð. Ñâîáîäíî-ðàäèêàëüíîå îêèñëåíèå ëèïèäîâ â ýêñïåðèìåíòå è êëèíèêå // Ñá. íàó÷. òð. ×. 1. Òþìåíü: Èçä-âî ÒþìÃÓ. 1997. 132 ñ. 4. Ãåííèñ Ð. Áèîìåìáðàíû: ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà è ôóíêöèè / Ïåð. ñ àíãë. Ì.: Ìèð. 1997. 624 ñ. 5. Êàìêèí À.Ã., Êèñåëåâà È.Ñ. Ôèçèîëîãèÿ è ìîëåêóëÿðíàÿ áèîëîãèÿ ìåìáðàí êëåòîê. Ì.: Àêàäåìèÿ. 2008. 585 ñ. 6. Îáùèé ïðàêòèêóì ïî îðãàíè÷åñêîé õèìèè / Ïîä ðåä. À.Í. Êîñòà. Ì.: Ìèð. 1965. 678 ñ. 7. Óøêàëîâà Â.Í., Èîíèäèñ Í.Â., Êàäî÷íèêîâà Ã.Ä., Äååâà Ç.Ì. Êîíòðîëü ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ. Íîâîñèáèðñê: Èçä-âî ÍÃÓ, 1993. 181 ñ. 8. Æóðàâëåâà Ë.À., Óøêàëîâà Â.Í. Èññëåäîâàíèå àíòèîêñèäàíòíûõ ñâîéñòâ êàïîòåíà êèíåòè÷åñêèì ìåòîäîì // Õèìèêî-ôàðìàöåâòè÷åñêèé æóðíàë. Ì.: Èçä-âî ÔÎËÈÓÌ, 2006. Ò. 40. ¹ 11. Ñ. 11–14. 9. Êðàéíèê Â.Â., Æóðàâëåâà Ë.À., Óøêàëîâà Â.Í. Ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññîâ îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ áèîìåìáðàí // Âåñòíèê ÍÍÃÓ èì. Í.È. Ëîáà÷åâñêîãî. 2008. ¹ 5. Ñ. 31-38. 10. Bradberry, S. Copper // Medicine. 2007. V. 35 ¹ 11. P. 608–616. 11. Óäðèñ Ã.À., Íåéëàíä ß.À. Áèîëîãè÷åñêàÿ ðîëü ìåäè. Ðèãà: Çèíàòíå. 1990. 189 ñ. 12. Áîëîòèí Ñ.Í., Áóêîâ Í.Í., Âîëûíêèí Â.À., Ïàíþøêèí Â.Ò. Êîîðäèíàöèîííàÿ õèìèÿ ïðèðîäíûõ àìèíîêèñëîò. Ì.: Èçä-âî ËÊÈ. 2008. 240 ñ. 13. Ñòàöåíêî Î.Â. Íåêîòîðûå îñîáåííîñòè êîìïëåêñîîáðàçîâàíèÿ îêñèàìèíîêèñëîò ñ ìåäüþ (II) ïî äàííûì ñïåêòðîâ ÝÏÐ: Àâòîðåô. ... êàíä. õèì. íàóê. Êðàñíîäàð. ÊóáÃÓ. 2003. 22 ñ. 14. Decker, E.A., McClements, D.J. Transition metal and hydroperoxide Interactions // Int. News Fats, Oils and Relat. Mater. 2001. V. 12. ¹ 3. P. 251-256. 206 Âåñòíèê Òþìåíñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 2010. ¹ 3 15. Ýìàíóýëü Í.Ì. Õèìè÷åñêàÿ è áèîëîãè÷åñêàÿ êèíåòèêà // Óñïåõè õèìèè. 1981. Ò. 50. ¹ 10. Ñ. 1721–1809. 16. Êðàéíèê Â.Â., Óøêàëîâà Â.Í., Êàòàíàåâà Â.Ã. Ñïåêòðîñêîïè÷åñêîå èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ îêèñëåíèÿ â ïðèñóòñòâèè êîìïëåêñîâ ìåäè / Âåñòíèê ÍÍÃÓ èì. Í.È. Ëîáà÷åâñêîãî. 2009. ¹ 6. Ñ. 101-105. Вадим Викторович ЕРМАКОВ — зав. лабораторией биогеохимии окружающей среды, профессор, доктор биологических наук Сергей Федорович ТЮТИКОВ — старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии окружающей среды, кандидат биологических наук Сабзбахор Давлатовна ХУШВАХТОВА — старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии окружающей среды, кандидат химических наук Валентина Николаевна ДАНИЛОВА — младший научный сотрудник лаборатории биогеохимии окружающей среды Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского ermakov@geokhi.ru Виктор Александрович БОЕВ — доцент кафедры геоэкологии Тюменского государственного университета, кандидат биологических наук vikboev2009@mail.ru Людмила Николаевна БАРАБАНЩИКОВА — преподаватель кафедры химии Елена Александровна ЧУДИНОВА — преподаватель кафедры анатомии и физиологии acadagro@tmn.ru Тюменская государственная сельскохозяйственная академия УДК 543:546.711 + 546.23 ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÊÎËÈ×ÅÑÒÂÅÍÍÎÃÎ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÑÅËÅÍÀ  ÁÈÎÌÀÒÅÐÈÀËÀÕ PECULIARITIES OF QUANTITITIVE DETERMINATION OF SELENIUM IN BIOLOGICAL MATERIALS ÀÍÍÎÒÀÖÈß. Ïðåäñòàâëåíû äàííûå ïî ñðàâíèòåëüíîìó îïðåäåëåíèþ ñåëåíà â áèîìàòåðèàëàõ ïîñðåäñòâîì àòîìíî-àáñîðáöèîííîé ñïåêòðîìåòðèè (ÀÀÑ), ñïåêòðîôëóîðèìåòðèè è âûñîêî ýôôåêòèâíîé æèäêîñòíîé õðîìàòîãðàôèè (ÂÝÆÕ).