Enzymatic spin-catalysis in flavin-containing oxidases and magnetic orientation of birds
ФЕРМЕНТАТИВНИЙ СПІН-КАТАЛІЗ У ФЛАВІН-ВМІСНИХ ОКСИДАЗАХ ТА МАГНІТНА ОРІЄНТАЦІЯ ПТАХІВ

B. F. Minaev
2018 CHERKASY UNIVERSITY BULLETIN BIOLOGICAL SCIENCES SERIES  
Спін-каталіз -це прискорення хімічної реакції за рахунок магнітних спінових взаємодій шляхом зміни повного спіну реакційної системи молекул. У даній роботі розглянуто особливості електронної будови флавіннуклеотидів, що пояснюють магнітну чутливість флавінових протеїнів у криптохромах. Обговорюється наступний тип спін-каталізу: електрон-ядерна спін-спінова взаємодія у радікальної парі створенної у криптохромі з окисненому аніон-радикалу ФАД та триптофан катіону. Всі ці типи магнітних збурень
more » ... агнітних збурень приводять до синглет-триплетних переходів в радикальних парах сформованих флавіннуклеотидами і обумовлюють зовсім різни магніточутливі біологічні явища. Ключові слова: флавіннуклеотиди, ФАД, криптохроми, спін-орбітальна взаємодія, надтонка структура ЕПР, електрон-ядерна спін-спінова взаємодія Постановка проблеми. Вчені давно задумувались над питанням, чому птахи здійснюють багатотисячні перельоти з півночі на південь не збиваючись з шляху. Орієнтуватись на місцевості на таких відстанях по згинах рік або контурах гір практично неможливо: як птахи можуть тримати в пам'яті складну карту всієї Земної кулі? Магнітне поле Землі являє собою напругу, яка охоплює всю земну кулю і ближчий простір навколо неї, тобто надає інформацію про напрямок магнітних силових ліній. Людина використовує її за допомогою компасу для навігації та орієнтації в просторі океану чи літаку в небі. Чи можуть птахи та інші тварини також використовувати магнітне поле Землі для орієнтації у просторі? Аналіз останніх публікацій. Нині експериментально доведено, що мігруючі птахи визначають напрямок поля, використовуючи специфічне чуття функціонування магнітного компасу, яке ґрунтується не лише на полярності поля (північ-південь), а і на його нахилі. Поєднання успадкованого міграційного напрямку і компасного чуття молодого птаха достатньо для того, щоб під час своєї першої осінньої міграції знайти свій шлях, наприклад, з Верхнього Придніпров'я до Африки. Однак, щоб знайти таке ж саму породу і місце зимування з року в рік, як це роблять дорослі птахи, необхідна справжня навігація, яка вимагає не лише компас, але також і карту. Чуття карти є багатофакторним, і різні сигнали можуть бути використані на різних етапах завдання самонаведення. Однак, магнітна інформація може бути корисною частиною чуття карти, особливо на великих відстанях, і спостерігається все більша кількість доказів того, що нічні перелітні птахи можуть визначати їх приблизне розташування на Землі, використовуючи геомагнітну інформацію.Нині, реакція нічних перелітних птахів на геомагнітні сигнали є досить добре вивченою і багато птахів, як видається, мають як магнітний компас так і магнітну карту. З іншого ж боку, розуміння основних біофізичних механізмів залишається однією з найважливіших проблем сенсорної біології, над якою інтенсивно працюють вчені багатьох країн з використанням самих сучасних теоретичних та експериментальних методів [1][2][3]. Провідна гіпотеза геомагнітного зондування, на якій ми зосереджуємо увагу, включає в себе магніточутливі хімічні проміжні утворення, відомі також як радикальні пари (РП), а у птахів цей механізм, здається, лежить в основі чуття магнітного компасу. В сучасній біохімії відомо, що РП утворені в дихальному ланцюзі за участю оксидаз є дуже важливими в механізмах біо-активації кисню і ця стадія радикальних пар є чутливою до внутрішніх магнітних взаємодій [4].
doi:10.31651/2076-5835-2018-1-1-114-120 fatcat:53tlguodsvgtbdh3r6jam4y3gm