Изучение конформационной подвижности в структуре

Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
36
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
хлопка сырца, количества семян и их массы с 1 коробочки.
Из приведенных в табл.5 видно, что все варианты облучения семян дали существенные увеличения длины волокна.
Анализ результатов показали, что длина волокон облученных семян были несколько выше, и составило, соответственно, 41.7мм и 42.2 мм, тогда как в контроле она составила 40.5мм.
Таблица 5.
Влияние предпосевного облученного семена растений хлопчатника в период вегетации на длину и выход волокна
Длина волокна,
Масса волокна
Масса волокна
Процент
Варианты
мм
с1 коробочки, г
с1 растения, г
к контролю
1
Контроль
40.5
2,5
35
100
2
8,64 ·108н.
40.5
2,7
48.6
138.8
3
17,28·108н
41.7
2.8
50.4
144
4
25.92 ·108н
42.2
3
66
188.5
Результаты проведенные опиты показали, что предпосевное облучения семян проявилось более эффективное
действие, чем контрольные растений. При облучении семян дозой 8,64 ·108н и дозой 17,28·108н количество вызревших коробочек было 18,0 шт., с дозой 25.92 ·108н 22.0
шт., а в контроле было только 14.0 шт. Аналогичная тенденция сохраняется и для показателей выхода массы
Показательные данные выхода волокна со всего
растения хлопчатника, в которых отражены в полной мере
положительное действия, способствовавших более ранним всходам и числа коробочек на растении, обусловленные влиянием облучения на ростовые процессы. Высокий
показатель выхода массы волокна с хлопчатника был в варианте предпосевного облученного семена, составившего
66г, против контроля 35г.
Таким образом, проведенные исследования при выращивании хлопчатника в условиях Таджикистана показали, что предпосевное облучение семена хлопчатника,
наиболее эффективно стимулируют вегетативный рост,
образование генеративных органов, удлинение и прибавку выхода волокна.
Список литературы
1. Карабанов И.А. Витамины и фитогормоны в
жизни растений. - Минск.: Урожай, 1977. - 112 с.
2. Константинов Н.И. Влияние фотопериода на ветвление, бутонизацию и цветение хлопчатника // Ботанический журнал. - 1961. - Т. 46, №5. - С. 628635.
3. Оймахмадова Ш.Н Действие нейтронного облучения на сухие семена хлопчатника. Международная
научно-практическая конференция.// Современные
проблемы гуманитарных и естественных наук:/
Ш.Н. Оймахмадова –Москва: 2012 -С.24.
4. Ходжаев Т.А. Влияние ионизирующего излучения
на энергию прорастания семян хлопчатника // Вестник педагогического Университета.-2013.№05(54)С.159-163.
5. Ходжаев Т.А. Оймахмадова Ш.Н. Влияние
нейтронного облучения на энергию прорастания и
всхожесть семян пшеницы. // Ежемесячный научный журнал Молодой ученый №3 (62) –Москва:
2014 -С.48-51.
ИЗУЧЕНИЕ КОНФОРМАЦИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ В СТРУКТУРЕ ЛЕКАРСТВЕННОГО
РАСТЕНИЯ ДОННИКА (MELILУTUS) МЕТОДОМ СПИНОВЫХ МЕТОК
Юсупов Изатулло Ходжаевич
канд. ф.-м. наук, вед. науч. сотрудник Физико-технический инситут им. С.У Умарова АН Республики Таджикистан
Бахдавлатов Асратбек Давлатбекович
науч. сотрудник Физико-технический инситут им. С.У Умарова АН Республики Таджикистан
Алидодов Тутишо Мералишоевич
ст. преподаватель каф. «Сети связи и системы коммутации» Таджикского Технического Университета
STUDY IN THE STRUCTURE CONFORMATIONAL MOBILITY OF MEDICINAL PLANTS CLOVER (MELILÓTUS
OFFICINALUSL) BY SPIN LABELS
Usupov Izatullo Khojaevich, Candidate of f.-m. of Science, Physico-Tehnical Institute, Academy of Sciences of the Republic of
Tajikistan
Bahdavlatov Asratbek Davlatbekobvich, Researcher, Physico-Tehnical Institute, Academy of Sciences of the Republic of
Tajikistan
Alidodov Tutihso Meralishoevich, Senior Lecturer of the Department "Communication Networks and Systems" Tadjic
Technical Unyvercity
АННОТАЦИЯ
Целью настоящей работы является изучение влияние экологических условий и уровня естественного радиационного фона места произрастания на стабильность молекулярной подвижности нитросильного радикала, введенного в
матрицу составных частей (стебель, листья, корень) донника лекарственного, методом спиновой метки. Показано,
что при комнатной температуре в спектрах ЭПР наблюдается заторможенность вращательной подвижности спиновой метки с временем корреляции с≤10-7с, которая свидетельствует о изменения системы меж-и внутримолекулярных водородных связей в области присоединения метки. Установлено, что в спектрах ЭПР параметры, характеризующие медленновращающийся радикал, изменяются незначительно, а параметр h//h- отношение амплитуды низкопольных линий слабоимобилизованных меток, относящееся к быстровращающемуся радикалу весьма чувствителен
к конформационной подвижности макромолекул, что свидетельствует о структурных изменениях в составных частях донника.
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
37
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
ABSTRACT
Spin label method to study the effect of environmental conditions and the level of natural background radiation locus on
the stability of the molecular mobility nitrooksil radical introduced into the matrix components (stem, leaf, root) medical
melilotus. It is shown that at room temperature EPR spectra observed retardation of rotational mobility of the spin label with
the correlation time s ≤ 10-7s, which indicates changes in the system of between- and intramolecular hydrogen bonds in joining
the mark. It was established that in the EPR spectra parameters characterizing slowly rotation changes radical, and the
parameter h'/h - ratio of the amplitude of low-floor line weakly mobilized marks belong to the radical high speed very sensitive,
indicating that the various structural changes in the components of the clover.
Ключевые слова: спиновая метка – лекарственное растение донник – молекулярная структура– спектры ЭПР
- экологические условия.
Key words: spin label - a medicial plant clover - molecular structure-EPR spectra - the environmental conditions.
Донник в качестве лекарственного средства известен еще с древнейших времен. Народная медицина до сих
пор использует водный настой этого растения при нервной возбудимости, головной боли, бессоннице, неврастении, меланхолии, в период климакса и при нарушениях
менструаций, при бронхите, болях в мочевом пузыре и кишечнике, метеоризме[1-4].
Наибольшую популярность донник лекарственный
имеет все же в народной медицине, однако и традиционная медицина часто практикует применение этого растения при назначении лечения и в производстве медикаментов.
В состав донника входят кумарины, в частности,
тонизирующий венозное кровообращение мелилотозид и
флавоноиды[3].
Эффективный метод изучения динамики макромолекул – метод спиновой метки, заключащийся в том что в
макромолекулу вводят стабильный нитроксильный радикал, спектр ЭПР которого чувствителен к конформационной подвижности макромолекулы. Вследствие анизотропии g- фактора и сверхтонкого взаимодействия электронного спина с ядром атома азота спектр ЭПР нитроксильного радикала зависит от его ориентации во внешнем магнитном поле[5,6].
Стохастические изменения ориентации радикала
модулируют магнитные взаимодействия, поэтому форма
спектра ЭПР зависит от вращательной подвижности радикала. По форме спектра, регистрируемого в стандартных
условиях (первая гармоника сигнала поглощения, ненасыщающие значения микроволновой мощности), можно оценить время корреляции вращательных движений c радикала в диапазоне 5.10-11-10-7с. [6].
Целью настоящей работе является изучение методом спиновых меток молекулярной структуры дикорастущего лекарственного растения донника в зависимости от
влияния экологических условий и радиационного фона
места произрастания. Составные части донника (листья,
стебель, корень) были собраны в фазе цветания на различных высотах над уровнем моря с различными уровнями
естественной радиации почв (см. табл.) в Согдийской области Республики Таджикистан.
Образцы донника тщательно очищали от сопутствующих веществ, высушивали в тени при комнатной
температуре, измельчали и из полученного порошка брали
навеску 25 мг. В качестве спиновой метки использовали
стабильный нитроксильный радикал (I) США, имеющий
следующую структурную формулу:
(I)
Исследуемые образцы лекарственного растения
модифицировали спиновой меткой (I) следующим образом: навески образца по 25 мг помещали 0.9 мм раствора
в фосфатный буфер (pH = 9 – 10) с добавлением 0.1 мл
этанолового раствора спиновой метки (I) с концентрацией
(10-2 м/л), после чего концентрация радикала (I) в инкубационной среде достигала 4·10-3 м/л [7,8]. Смесь выдерживали в течение 5 суток при комнатной температуре, затем
нагревали 2 ч при 333 – 343 К. Модифицированные образцы отмывали от непрореагировавщего радикала в следующей последовательности: вода – этанол, вода – этанол
и вода до получения неизменного сигнала ЭПР. После
многократного промывания образцы сушили при комнатной температуре.
Спектры ЭПР регистрировали на радиоспектрометре РЭ – 1306 в стандартных молибденовых ампулах с
внутренним диаметром 3.0 мм, в которые помещали по 25
мг спин-меченого образца. Спектры ЭПР записывали при
следующих условиях: затухание СВЧ мощности 5 Дб, амплитуда развертки магнитного поля 200 Э, скорость развёртки магнитного поля 40 Э/мин, амплитуда ВЧ модуляции 100 кГц.
Как показано в работах [9-15], модификация хлопковой целюлозы спиновой меткой протекает по её гидроксильним группам, в данной работе при модификации лекарственного растения также радикал (1) ковалентно взаимодействует с гидроксильной группой структуры преимущественно с ОH-группой целлюлозной основы лекарственного растения. Об этом свидетельствует вид спектров ЭПР (рис.1), соответствующих заторможенному вращению радикала с частотой вращения 108с-1. Измерения проводились при комнатной температуре.
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
На рис.1 и в таблице приведены параметры спектров ЭПР изученных спин-меченых образцов при комнат-
2 Az - расстояние между внешними эксной температуре:
тремумами; l и h - полуширины линии в низком и высоком поле, соответственно; h / h -отношение амплитуд
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
38
низкопольных линий слабоиммобилизованных меток и
H 0 - ширина линии центрального компонента спектра
ЭПР.
Рис.1. ЭПР-спектры спин меченых образцов составных частей донника в зависимости от места произрастания, высоты
над уровнем моря и радиационного фона: 1- Худжанд, 380 м, 0,28 мкЗв/ч: а-стебель, б-листья; 2 – Кайракум,400 м, 0,1
мкЗв/ч: а-стебель, б-листья, в-корень; 3 – Котма, 450 м, 3,9 мкЗв/ч: а-стебель, б-листья, в-корень.
Как видно из рис.1 спектры ЭПР спин-меченых образцов при комнатной температуре представляют собой
суперпозиции двух сигналов и сильную заторможенность
вращательной подвижности спиновой метки с временем
корреляции с≤10-7с, что характеризует неоднородность
аморфных областей в исследуемых образцах, в местах
присоединения метки и свидетельствует о изменении системы меж- и внутримолекулярных водородных связей в
области её присоединения.
Таблица
Параметры спектров ЭПР спин-меченных образцов составных частей донника в зависимости от высоты над уровнем
моря и радиационного фона места произрастания
Место произрастания и
РадиоактивСоставные часты Δℓ
Δh
ΔH0
2A’z
h’/h
высота над ур.м., м
ный фон, R,мкЗв/ч.
растения
Гс
Гс
Гс
Гс
стебель
12.0
13.2
30.0
190.8
1.0
Худжанд
0.28
листья
12.0
12.0
27.6
183.6
0.9
380
корень
стебель
10.8
19.2
16.8
181.2
0.41
Кайрокум
0.1
листья
9.6
7.2
28.8
183.6
1.08
400
корень
9.6
13.2
25.2
183.6
0.43
стебель
13.2
14.4
27.6
190.8
1.0
Котма
3.9
листья
8.4
12.0
26.4
183.4
0.36
450
корень
7.2
9.6
26.4
193.2
0.33
Из таблицы и рис.2 следует, что для составных ча-
стей донника параметры l и h в спектрах ЭПР, относящиеся к медленновращающемуся (указанные стрелками
II, рис.1) радикалу, изменяются в зависимости от радиаци-
онного фона места произрастания: то есть параметр h
для стебля донника (рис. 2. кривая 1) вначале резко уменьшается, а после 0,28 мкЗвс/час незначительно увеличивается; для листьев (рис. 2. кривая 2) до 0,28мкЗвс/час в
h резко увеличивается, затем практически остается неизменной; параметр l для стебля изменачало параметр
няется незначительно, практически прямая линия (рис.2,
кривая 3), а для листьев, сначала резко увеличивается до
0,28мкЗвс/час, затем уменьшается(рис.2, кривая 4). Харак-
2 Az также соответствует характеру изменений параметров l и h (см. табл. и рис. 2).
тер изменения параметра
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
Эти изменения свидетельствуют о появлении нового компонента в сигнале ЭПР, относящегося к быстровращающемуся радикалу(указаны стрелками I на рис.1),
что свидетельствует о увеличении вращательной подвижности спиновой метки с временем корреляции с≤10-7с,
39
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
которое характеризует изменение системы меж- и внутримолекулярных водородных связей в области присоединения метки.
Рис.2. Зависимость параметров ЭПР- спектра h и l от радиационного фона R, мкЗв/м2, места произрастания донника, h: 1- стебель, 2- листы; l: 3- стебель, 4- листья.
На рис. 3 приведены графики изменения относи-
тельных параметров h / h от радиационного фона места
произрастания. Как видно из рис., параметр h / h для
стебля до 0,28мкЗвс/ч резко увеличивается, после практически остается неизменным(рис.3, кривая 1), для листов
сначала практически не изменяется, а потом резко уменьшается (рис.3, кривая 2), т.е при 0,38 мкЗвс/ч происходят
структурные переходы.
Рис.3. Зависимость параметров h!/h спектров ЭПР от радиационного фона (R, мкЗв/ч) и места произрастания донника:
1- стебель, 2- листья.
Можно заключить, что параметры вращательной
диффузии радикала, присоединённого к структуре донника, зависят от влияния экологических условий и радиационного фона места произрастания, и что параметр h’/h,
относящийся к быстровращающемуся радикалу весьма
чувствителен к конформационной подвижности макромолекул, что свидетельствует о структурных изменениях в
составных частях донника.
Литература
1. Валягина Е.Т. Лекарственные растения России.
СПб.: Издатель, 1997. 284 с.
2. Корсун У.Ф. Фитотерапевтический оздоровительный комплекс. М.: Фитосан-Интер,1994. 31 с.
3. Гаммерман А.Ф., Гром И.И. Дикорастущие лекарственные растения СССР. //М. «Медицина», 1976,
с. 288.
4. Ходжиматов М. Дикорастущие лекарственные растения Таджикистана. –Гл. научн. ред. ТСЭ, 1989, с.
114-117.
5. Фрид Д.Ж. Метод спиновых меток. Теория и применение. //М.:1979 с.97.
6. Лихтенштейн Г.И. Метод спиновых меток в молекулярной биологии. //М.: Наука, 1977. с. 256.
7. ЮсуповИ.Х.,
БахдавлатовА.Д.,
МаруповР.,
ДАНРТ, 2012, т.55, №11, с. 880-886.
8. ЮсуповИ.Х., БахдавлатовА.Д., МаруповР., -Теоретическая и прикладная экология 2014, №2,, с. 61-65.
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
9. Юсупов И.Х., Бободжанов П.Х., Марупов Р., и др.ВМС. Сер. А, 1984, т.26, №2, с.369-374.
10. МаруповР., ЮсуповИ.Х., Бободжанов П.Х. и
др.,ДАН АН СССР, 1981, т.256, №2, с. 414-17.
11. Юсупов И.Х., Бободжанов П.Х., Марупов Р.., и др.Высоком.соед. Сер. А, 1984, т.26, №2, с. 369-374.
12. Куликов А.В., ЮсуповИ.Х., Бабаджанов П.Х. и др.
– ЖПС 1991, т.55, №6, с. 961-965.
40
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
13. Бабаджанов П.Х., Юсупов И.Х., Марупов Р. –ЖПС,
1992, т.56, №3, с. 424-428.
14. ЮсуповИ.Х., Бабаджанов П.Х., Известия АН РТ,
2012, №2(147), с. 52-57.
15. Юсупов И.Х., Лихтенштейн Г.И. - Биофизика, 2012,
т.57, №2, с. 286-291.