МАКРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ КИСЛОРОДЗАВИСИМОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В ХОДЕ РЕАКЦИИ НЕФЕРМЕНТАТИВНОГО ГЛИКИРОВАНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ АМИНОКИСЛОТ И ГЛЮКОЗЫ
Налётов В. И., Воейков В. Л., Кононов Д. С.
Кафедра биоорганической химии, биологический факультет, МГУ им. М.В.Ломоносова, 119899 Москва
Реакция неферментативного
гликирования свободных и связанных аминокислот (реакция Мэйяра -
РМ) играет важную роль в пищевой химии, почвообразовании, а также
в химическом старении долгоживущих белков в организме. Недавно
появились сообщения о кислородзависимой хемолюминесценции (ХЛ),
сопровождающей РМ. До настоящего времени ХЛ в водных растворах
аминокислот и сахаров регистрировалась лишь при температурах не
ниже 90 oС, причем особо отмечалось, что при комнатной
температуре ХЛ в таких системах не обнаруживается. При изучении
РМ в водных растворах б-аминокислот
(глицина, лизина, аргинина, аланина) и восстанавливающих сахаров
(глюкозы, ксилозы) нами впервые было показано явление инициации
"медленной вспышки" ХЛ, развивающейся в них при комнатной
температуре после кратковременного нагревания до 94oC.
Показана возможность протекания этого процесса при физиологических
значениях рН, а также возможность его повторной многократной реинициации.
Выявлены оптимальные условия и основные факторы воспроизводимости
этого явления: температура и рН инициации. Показано, что высокое
значение рН критично только на стадии начальной инициации и не
является определяющим ни для последующего развития ХЛ, ни для
реинициации. Изучены макрокинетические закономерности развития
ХЛ в водных растворах глицина и глюкозы при комнатной температуре,
такие как: рост и затухание "медленной вспышки" ХЛ,
латентный период, "стационарное свечение", а также появление
"быстрой вспышки" ХЛ после прекращения доступа кислорода
или при добавлении ионов Fe(II). Изучена связь кинетики развития
"медленной вспышки" ХЛ с изменением концентраций основных
участников процесса: кислорода и гидропероксидов, флуоресцентных
и окрашенных продуктов. На основании кинетических данных рассчитана
эффективная энергия активации образования субстрата перекисного
окисления в системе глицин/глюкоза, составляющая 38 ккал/моль.
На базе известной модели перекисного окисления фосфолипидов с
вырожденно-разветвленным цепным механизмом предложена новая математическая
модель, качественно и количественно описывающая макрокинетические
закономерности развития процесса перекисного окисления продуктов
РМ в водных растворах глицина и глюкозы. Сделана оценка квантового
выхода ХЛ. Обсуждается возможность кинетического описания системы
в рамках гипотетической схемы вырожденно-разветвленного цепного
механизма развития ХЛ с учетом рН и "спинового запрета".
Выдвинута гипотеза, объясняющая стабильность промежуточных катионрадикальных
продуктов перекисного окисления.