Введение к работе
Актуальность проблеми. В настоящее время широкий класс пири-дшсодержащих химических соединений вызывает присталышй интерес специалистов различного профиля в связи с тем, что для ряда препаратов из их числа обнаружена уникальная гербицидная активность /Промонешсов, 1988, Карцев и др.,1988 /.
На смотря на то, что к настоящему времени накоплено достаточно экспериментальных данных о проявлении пиридинсодрржащими соединениями фунгицидной и гербщидаай активности, фундаментальные исследования молекулярного механизма их действия, которые позволяют сформулировать некоторые теоретические и практические предпосылки для создания новых, эффективных и экологически безопасных средств защити растений нового поколения практически отсутствуют. По-всей видимости, одним из важных этапов в общем механизме действия пиридшеодвржпщих гербицидов является их взаимодействие с липидной частью биологических мембран. Действительно, соединения, поступающие в организм растений в зависимости от способа введения должны пройти определенный путь через ряд моморянішх структур для достижения тех сайтов действия, которые определяют их пестицидную активность. Не проникающие, но локализованные в мембране молекулы могут вносить существенные структурные нарушения липидной организации бислоя мембраны, которые могут быть причиной нарушения их барьерных функций и способствовать пассивной диффузии многих катионов и анионов внутрь и из клеточных и субъклеточных структур.
Биологическая активность гетерофункционалышх пестицидов (КМ), в частности нирпдинсодержачдас соединений, может быть связана с их реакционной способностью по отношению к ионом металлов
'>
- Fe2t Cu2? Co2t Zn2+n др. и их комплексами с органическими, Оиоорганическими и неорганическими лкгандами / Карцев,1988 а/. Общий молекулярный механизм действия ГФП мокет включать и такой процесс как образование липофилизированных комплексов с металлсодержащими системами' вне организма, способствуя транспорту металлов в клетки. Не исключена комбинация данного процесса с тем, что молекулы пестицида проникают в Оиомембранн и внутриклеточные структуры, связывают свободные ноны металлов и, таким образом, нарушают биогенез анзиматических систем /Карцев,1988 в/. И, кроме того, молекулы ГФП могут влиять на общий катионоанионный транспорт через мембраны но типу действия ионофорнш. молекул, и вносимые гербицидами структурные нарушения , вероятно, могут ин-гибировать ряд процессов межклеточного и внутриклеточного взаимодействия, таких как агрегация и слияние, протекающих по необходимости на различных этапах роста.
В связи с этим возникает необходимость исследования действия молекул ГФП и их комплексов с различными ионами металлов на липидные бислои для выяснения индуцирования ими структурных нарушений модальных мембран.
Настоящая работа представляет собой часть фундаментальных исследований, проводимых в лаборатории физико-химических методов исследования Института биооргакической химии им.академика А.С.Садаковз АН УзССР в соответствии с постановлением ГКНТ СССР, АН СССР И 24/15/13 ОТ 13.02.81 ПО проблеме 074.05.01.Н5 И N 23/13 от 03.0?..87 по проблеме ІЗ.Н2. Б диссертационной работе были изучены мембраяоакгивные свойства шфидинсодеркащих гербицидных соединений - о-фэнантролина, ацепокса, а,а-далиридилэ, ЛК-28І, а-пиколиновой и хинальдашовой кислот, которые сштензированш и испытанны на гербицидную активность в лаборатории профессора
В.Г.Карцева (ОИХФ АН СССР) согласно программа "Создание и применение регуляторов роста растении" по проблеме 5.1.2.3.
Цель и задачи исследования. Осноеол целью настоящей работа было изучение взаимодействия некоторых, пиридинсодеркащих соединений, обладающих гербицидной активностью, а также их комплексов с ионами металлов с модельными мембранами различного химического состава.
В ходе исследования решались следующие задачи:
-Определение комплэксоооразования пиридинсодеркащих гербицидов с некоторым! ионами металлов.
-Установление участков локализации исследованных молекул гербицидов в липидных мембранах в зависимости от их химической структура.
-Волуэмпирические расчеты коэффициента распределения в системе мембрвна-вода исследованных гербицидов.
-Исследование влияния гербицидов, их комплексов с ионами металлов на межмембранные взаимодействия (процессы слияния мембран).
Для изучения мембранотропннх свойств гербицидов, в основном, применяли методы 1Н и 31Р-ЯМ? , дифференциальную сканирующую микрокалориметрию. Процессы комплексообразования гербицидов с металлами регистрировали методами 1Н-ЯМР, ИК-сшктроскопии и рентгеноструктурного анализа.
Научная новизна и практическая значимость результатов исследования. Впервые методом ДСК, 1Н и 31Р-ЯМР спектроскопии изучено взаимодействие ряда ГФП - о-фенантролина, а,а-дипиридила, ацепокса, ЛК-28І, а-пиколиновой и хинальдшювой кислот с модельными мембранами и влияние этих гербицидов на процессу слияния мембран, mi-
дуцируемых температурой, двухвалентными ионами металлов и мембра-ноактивными полипептидами.
Методом ИК-спектроскопии изучена комшюксообразувдая способность ацепокса с ионами Сог+ и показано, что в комплексе с центральным ионом через атомы азота связаны две молекулы лиганда'. Методом 1Н-ЯМР изучена также комплексообразущая способность исследуемых соединений с ионами Fr3+, используемых в качестве сдвигающих агентов. Показано, что только кислые гербицдщше соединения - могут эффективно образовывать, комплексы с данным ионом.
На основании анализа химической: структуры ТФП и экспериментальных данных определена локализация молекул. ГФП в липидной мембране .
На основании полуэмпирических расчетов с использованием калориметрических данных оценены коэффициенты распределения молекул ГФП в системе мембрана-вода.
Установлено, что молекулы о-фенантролина, ацепокса, а,а-дшшридила и ЛК-28І при определенных концентрациях уменьшают барьер проницаемости мембран для некоторых ионов .
На образцах смеси двух популяций липосом показано, что молекулы исследованных ГФП при определенных концентрациях ингибируют процессы межмембранного обмена лигшдшм материалом, индуцируемого катионами Сог+, Сиг+, Мпг+ и Саг+, а также при определенных концентрациях полностью ингибируют фыозогешше свойства некоторых момбраноактивных полипепгадов.
Полученные в робото результаты позволяют виявить некоторые структурно-функциональные аспекты механизма меморанотрогшого действия различных шридинсодержащих гербицидных соединений, что огобмшо ышго .чрд изучения общего механизма их горбицидного
действия. Эти результаты представляют практическую значимость но только при создании функциональной бззы данных о мембранотрсшюм действии гербицидов, но и полезны для химиков-синтетиков при создании высокоэффективных и экологически безопасных, препаратов.
Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций по спецкурсу " Молекулярная биофизика " на кафедре биофизики ТашГУ им. В.И.Лешша.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзном симпозиуме "Магнитный резонанс в биологии и медицине" (1989), на Всесоюзной конференции по химии и технологии пиридин-содерзкащих пестицидов (1989, 1990) и на xiv Мэнделеевском'съезде по общей и прикладной химии (1989), обсуждались в лабораторій! физико-химических методов исследования ИБОХ АН УзССР (1990).
Публикации.По теме диссертации опубликованы 3 статьи в журналах и 4 тезиса докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация представляет собой рукопись на 15"? страницах, включая ІS рисунков и -( \ таблиц. Список литературы содержит 3г ссылки.
Похожие диссертации на Исследование сродств некоторых производных пиридина с гербицидной активностью и их комплексов с ионами металлов к липидным мембранам
![Электрохимический электронный перенос и индуцированные им процессы в системах на основе n-сульфонатных (тиа)каликс[4]аренов и ионов (комплексов) металлов](/i/i/4393/484554.png "Электрохимический электронный перенос и индуцированные им процессы в системах на основе n-сульфонатных (тиа)каликс[4]аренов и ионов (комплексов) металлов Степанов, Алексей Степанович")
