автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование взаимодействия пиридина и некоторых его производных с клеточными фосфолипидами

РГб од

- 1 ,з : . На правах рукописи

УДК 519.6:547.821+547.953.2

Зелеэв Марат Хасанович

Математическое моделирование взаимодействия пиридина и некоторых его производных с клеточными фосфолишдами

Специальность ОБ.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Уфа-1996

Работа выполнена на кафедре медицинской и биологической физики, высшей математики о информатикой и медицинской аппаратурой Башкирского государственного медицинского института.

Научный руководитель: - доктор физико - математических

наук, профессор Насибуллин P.C.

Официальные оппоненты: - доктор физико - математических

наук, профессор Спивак С.И. - доктор физико - математических наук Понамзрев O.A.

Ведущая организация - Институт органической химии УЩ РАН

Защита состоится " 21 "НоЯ&рЯ 1995 г. в /^"час. на заседании диссертационного совета Д-064.13.02 при Башкирском государственном университета по адресу : 450074, г. Уфа, ул. Фрунзе, 32, математический факультет.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета.

Автореферат разослан " {jL "ОНТЛ^рА 1995 г.

Отзывы на автореферат,заверенные гербовой печатью, просим высылать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета Д-064.13.02 Морозкина Н.Д.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д-064.13.02 к.ф-м.н. .доцент Морозкин Н.Д.

ОбЩАЯ МРАКТШ1СГЙМ РА<ЮТЫ

Актуальность темы.Установление связи мевду структурой молекулы и еэ биологической активностью, выявление молекулярного механизма действия химических соединений по структурным аспектам является одной из важнейших задач фундаментальной науки.Повышенный интерес к таким исследованиям объясняется перспективой молекулярного управления живыми объектами и поиском новых, экологически безвредных биологически активных соединений.

Молекула пиридина является действувдей основой расширяющегося класса биологически активных соединений, использующихся в фармакологии»медицине и в сельском хозяйстве. Обзор литературных данных показывает,что гетероциклические соединения о атомом азота в кольце ври взаимодействии с биологическими молекулами образуют комплексы, как правило, за счёт образования водородной связи типа N...11-0, либо с участием ионной пары Ж*...0". Однако внимательный анализ имеющихся биологически активных соединений на основе молекулн пиридина показывает, что на практике применяются обширная группа биологически активных производных пиридина, для которых указанные типы взаимодействий невозможны из-за пространственных препятствий. Следовательно, должен существовать еще какой-то дополнительный механизм взаимодействия этой группы глолекул. В то ш время, для более глубоких исследований молекулярного механизма биологической активности данного класса препаратов в дальнейшем нвобходимн данные об изменениях электронной структура, геометрических и энергетических параметров.

Поскольку пиридин и его производные являются препаратами, обладающими широким спектром действия, есть основания предооло-

жкть, что проявления его биологической активности обусловлены слабыми вз айдадействиями. Исследования молекулярного механизма действия биологически активных молекул на фосфолшшда клеточных мембран прямыми экспериментальными методами сложны. Бурное развитие квантово-химических методов расчетов и вычислительной техники за последнее'десятилетие сделало возможным решение этой задачи на основе математического моделирования.

Целью работы является математическое моделирование молекулярного механизма первичного действия молекулы пиридина и некоторых его производных на фосфолшида клеточных мембран методами квантовой химии- Экспериментальное исследование методом радиоспектроскопии ЯМР кЬмшюксооОразоввния пиридина с фосфолшшдвми.

Нвучное значение и новизна. Построена методика математического моделирования процесса взаимодействия молекулы пиридина с фосфатидалхолином при участии тс-системы электронов молекулы пиридина и холиновой группы фэсфатидалхолина. Методами квантовой химии обнаружен комплекс, образущийся при взаимодействии молекулы пиридина с фосфатидалхолином при участием тс-системы электронов молекулы пиридина и холиновой группы фосфатидалхолша.

Методом радиоспектроскопии ЯМР, на ядрах 13С, подтверждено комплэксообразованив пиридина и некоторых его производных с фосфатидалхолином с участии тс-системы электронов молекулы пиридина и холиновой группы фосфатидалхолина.

Научно-практическая ценность. Построена методика математического моделирования процесса взаимодействия молекулы пиридина и некоторых его производных с фосфатидалхолином при участии

системы электронов молекулы пиридина и холиновой грушш фосфати-дилхолина. Полученные результата исследований могут быть применены для направленного синтеза биологически активных лекарственных препаратов на основе пиридина.

Данные об электронной структуре и геометрические параметры комплекса "пиридин - фосфолипид" могут быть использованы для построения корреляционных.соотношений "структура - активность".

Разработанная методика повышения чувствительности ЯМР спектрометра В5 487С, с помощью ЭВМ связанная с восстановлением спектра по спаду сигнала свободной индукции, и составленная к нему программа Фурье-преобразования спектров позволят расширить область применения этих спектрометров.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на отраслевом совещании "Методы магнитной радиоспектроскопии в биотехнологии" (0боленск,1990г), на Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов внародном хозяйстве" (Киев,1990г), на Первом конгрессе международного общества патофизиологов ( Москва, 1991г),на 3(16) съезде Физиологического общества при Российской академии наук (Москва,1993г), на Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы теории и практики физической медицины" (Иваново,1993г),на Всероссийском совещании "Физико-химические метода исследования структуры и динамики молекулярных систем" (Йошкар-Ола,19Э4г),на 1 научной конференции молодых ученых-физиков республики Башкортостан (Уфа,1994г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и кратких выводов. Работа изложена на 110 страницах и содержит Б таблиц, 21 рисунок. Приведенная библиография имеет 160 наименований. Распечатка разработанной программы для ЭВМ вынесена в приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАбОТЫ.

Во введении сформулирована проблема изучения биологической активности химических соединений по структурным аспектом,представлен подход к ее изучению на математической модели методами квантовой химии и .экспериментально спектроскопией ЯМР.

В первой главе диссертации проБвден обзор литературы по биологической активности пиридина и некоторых его.производных '"применяемых в фармакологии, медицине, в промышленности, а также, их" физические характеристики .полученные квантово-химичесними и ''' "экспериментальными исследованиями.

■Пиридин и его простые производные были открыты в XIX веке ке шотландским химиком Томасом Андерсоном. Пять атомов углерода и атом азота составляют плоскую гексагональную структуру, причем все атомы тригонально (ар2) гибридизовзш и % -электроны образуют стабильную делокализованну» молекулярную орбиталь (МО) рисунок 1. Остающаяся 2р-орбиталь атома азота перпендикулярна згой МО. Это означает, что электронная пара способна к образова-

яию дополнительной связи. Величина дипольного момента пири-

на равна 2,26 D. Элвктронноакцептор-ное влияние атома азота приводит к появлению частичных положительных зарядов на атомах углерода пиридинового цикла. Она, в основном,определяет химические свойства пиридина и его производных. Биологическая активность производных пиридина представляет особый интерес, поскольку они встречаются в природе в некоторых алкалоидах, широко используемых в фармакологии, в сельском хозяйстве, промышленности.

Квантово-хишческие расчеты молекулы пиридина впервые были проведены Блором и Брином. Ими расчетными методоми исследована

корреляция суммарной электронной плотности с химическим сдвигом 1 з

ЯМР С для пиридина, хинолгоа и изохинолина. Установлено наличие корреляции электронной плотности атома водорода с химическим сдвигом протона в ряде одноаамещенных бензолов, пиридине «ионе пиридиниума. Согласно расширенной теории .Хгокеля химические сдвиги атома азота порождают изменения электронной плотности в атоме азота. При изучении микроволновых спектров молекулы пиразола Насибуллиным P.C. получены значения тензора квадругольной связи ядер азота. Хорошее совпадение экспериментальных значений тензора квадрупольной связи с вычисленным методом ШЮО дает основание использовать метод ШГО для изучения номплексообразова-ния пиридина и некоторых его производных с фосфолипидами клеточ-

(7) 4

Ч /

N

Рис.1

3 (р)

2 (а)

ных мембран. Значения градиента електрического поля, полученные при этом являются наиболее непосредственными из имеющихся экспериментальных данных и могут служить строгим критерием адекватности исходных кввнтово-химических приближений.

Одним из важнейших экспериментальных методов исследования структуры биологически активных соединений и их способности к комшюксообразованию с фосфолипидами клеточных мембран, является метод ЯМР 13С,1Н. Постоянная экранирования для атома А -о4 может быть представлена как суша независимых вкладов :

а ~ °даа + °пара + гЛ Сделок.]- <1>

где - член, учитывающий диамагнитное экранировано; о^дра - парамагнитный член, который вносит поправку на любое отклонение от сферической симметрии электронов на атоме А; о^3 - член, учитывающий эффект экранирования электронов на атома А, в результате' циркуляции электронов на других атомах; Сд0ДОК>-экранируодкй эффект кольцевого тока в результате циркулирования электронов в делокализованной системе.

У молекулы пиридина можно наблюдать магнитный резонанс ядер 1Н,13С,14Н,15й. Проведен обзор по методам применения спектроскопии ЯМР для изучения пространственной структуры. Зто обусловлено временем тзни молекул в формах, близких к каноническим (кресло.ванна,твист). Шестичленные гетероциклы являются классическим объектом для метода ЯМР и тем,что стереоспецифичность любых констант схшн-спинового взаимодействия (КСВВ) и химических сдвигов (х.с) проявляются здесь наиболее рельефно.

Во второй главе рассмотрены теоретические основы нвантово-хшического моделирования взаимодействия пиридина и некоторых его производных с фосфолипидами клеточных мембран.

Рассмотрим молекулу с N ядрами и п электронами. В этом случае оператор Гамильтона содержит члены кинетической энергии электронов, потенциальной энергии притяжения электронов к ядрам, слагаемые учитывающие межэлвктронное отталкивание, электростатическое отталкивание ядер и их кинетические энергии:

где;а и ¡3 индексы,относящиеся ядрам,а 1,3 -индексы,относящиеся к электронам;г и Н-электронные и ядерные координаты соответственно Нахождение волновой функции зависящей от электронных и ядерных координат, сложно из-за наличия в (2) члена кинетической энергии ядер. Для нахождения волновой функции используют различные приближения.

В приближении линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) каждая молекулярная орбиталь (МО) апроксимируется как линейная комбинация АО х^ и Ху атомов, входящих в молекулу:

Ф - 2 Сц хц (3)

Для нахождения вида МО в приближении ЛКАО и волновой функции молекулы в виде слэтеровского определителя, для системы с закрытой оболочкой Рутааном получено уравнение :

~ Е V = ' М'2.....Н (4)

где для обозначения матричных элементов введены обозначения : Б^/х^О )%г,(1 )йт1 (б) - интеграл перекрывания АО,

V = V + ? у <6) ~ матричные

элементы оператора Фока;

(|ху(Хя)«ХХ (7) интеграл взаимо-

N

модействия; Р^ = 2 £ С^ (8) ~ матрица порядка связи

между орбиталями и %а; )йсогс. )й% (9)-мат-

ричные элементы оператора Гамильтона остова Н ^

Уравнение (4) является нелинейным однородным уравнением относительно коэффициентов Сд. Для решения (4) вначале его сводят к системе линейных однородных уравнений самосогласованием следующим образом: задают исходные коэффициенты С^и вычисляет полагая, что Р^', в этом приближении,не зависит от получают систему линейных однородных уравнений:

n (о)

5><*цр -Е V = 0 (10)

Приравнивая определитель (10) к нулю, находим .корни . Подставляя значение корней в (10), вычисляют коэффициенты

Далее аналогично, подставляя в (10) полученное значение найдем Е^'' и .Вычисления проводим до тех пор,пока полные энергии определяемая (3) для двух итераций и и п-Н не будут совпадать с заданной точностью.Уравнения Рутаана лежат в основе почти всех современных неэмпирических методов расчета моле-

кул и являются исходными для полуэмпирических теорий метода молекулярных орбиталей. Согласно (3), чем ближе к полному набору базис разложения МО, тем более точные решения можно получить. Однако с увеличением числа базисных функций К увеличивается машинное время для расчета, так как число вычисляемых интегралов пропорционально Н4.

Расчеты по методу Рутаана можно проводить,используя как минимальный базисный ряд состоящий только из АО внутренних и валентных оболочек свободных атомов,так и расширенный базис, включающий еще и атомные орбитали, не занятые в основном состоянии. Суть упрощения _ закдвчаегся в уменьшении количества вычисляемых многоцентровых интегралов.

С изменениями электронной плотности связаны основные физико-химические свойства соединений. Особый интерес представляет анализ величин энергий молекулярных орбит. Из всех молекулярных орбит высшая заполненная молекулярная орбиталь (ВЗМО) и низшая свободная молекулярная орбиталь (НСМО) играют особенно вакную роль .Величина энергии высшей заполненной молекулярной орбиты является критерием первого потенциала одного тс-електрона. Величины энергий низших свободных молекулярных орбит имеют корреляционную связь со значениями полиграфических потенциалов восстановления.

Квантово-химические расчеты, выполненные в рамках ШГОО, показали образование устойчивой структуры, возникающей при взаимодействии холиновой группы фосфатиднлхолша с тс-системой электронов пиридина. В таблице 1 приведено электронное строение свободного лецитина и лецитина при комшгояссобразовании с пиридином.

таблица 1

Атом взмо свободного лецитина взмо комплекса немо ' свободного лецитина немо ■ комплекса

Потенциалы ионизации -5,282 -9,703 1,301 1,396

1 2 3 4 5

3 Р X N Р Р -0,0729 -0,3751 -0,1039 -0,0024 -0,00020,0003 ' 0,0001 0,0001 0,0138 0,0038 0,0061 -0,0062 0,0201 -0,0019 -0.0013 -0,0014

Е, 5 -0,0323 0,0002 .-0,0087 -0,0132

Я3 Б 0,9076 0,0001 0,0068 0,0020

Н4 Б 0,0574 0 -0,0233 -0,0265

Б 0,0127 0,0284 -0,0247 -0,0530 0.0002 -0,0006 -0.0002 -0,0001 0,0585 -0,0006 0,1305 -0,0186 0,0548 -0,0056 0,1341 -0.0045

Н6 Б -0,0891 0,0003 -0,0622 -0,0565

% Б 0,0192 -0,0002 0,0316 0,0229

Б °8 РУ Р2 0,0173 0,0034 -0,0352 0,0009 -0,0001 0 0,0002 0,0001 -0,0833 -0,1927 0,0576 -0,0192 -0,0787 -0,1886 0,0443 0,0177

продолженив таблицы 1.

Атом 1 2 3 4 5

s ■р о9 Ру -0,0100 0,0022 0,0050 0,0019 0 -0,0001 -0,0001 0 0,1813 -0,0583 0,2931 0,0558 0,1773 -0,0750 0,2879 0,0613

н10 S 0,0020 0,0001 0,0142 -0,0313

hu S -0,0092 0 -0,0426 -0,0010

S p p 12 ГУ 0,0113 -0,0053 -0,0119 0,0039 0 0 0,0001 0 -0,0176 0,4453 0,4548 0,1343 -0,0145 0,4254 0,3875 0,2943

S Px °13 PY ?z 0,0008 0,0029 0,0100 -0,0044 0 -0,0001 -0,0001 0 0,0020 -0,1615 -0,1828 -0,0351 0,0012 -0,1537 -0,1562 -0,1042

S °14 РУ -0,0012 0,0095 0,0059 -0,0003 0 ' -0,0001 0 0 -0,1668 0,0606 0,1499 0,0651 -0,1723 0,0564 0,1200 0,1314

H15 S 0,0012 0 0,4033 0,4140

S °!6 гУ -0,0017 0,0037 0,0052 0,0053 0 0 0 0 -0,1093 0,0008 -0,1156 0,1533 -0,1083 0,0143 -0,1665 0,0885

Образование комплекса,как и следовало ожидать, сопровождается изменением электронного состояния полярной части молекулы фосфатидалхолина. Происходит перенос заряда в основном с кольца пиридина (таблица 2). При образовании тс - комплекса суммарная плотность на атомах С2 и С6 увеличивается, на С3, С5 -практически остается неизменной, а на С,- уменьшается.

таблица 2

Номер Заряд Электронная плотность

пири- свободный в комплексе с свободный комплексе фос-

дина пиридин фосфатидалхолином пиридин фатидалхолином

1 -0.23072 -0.23198 5.23072 5.23198

2 0.05432 0.03851 3.94568 3.96147

3 -0.12444 -0.13260 4.12144 4.13260

4 -0.0064? -0.00010 4.00647 4.00010

5 -0.12481 -0.09507 4.12481 4.09507

6 0.05415 0.30220 3.94585 3.96978

Исследования, проведенные с производными пиридина, замещенными во втором, третьем и четвертом положениях, показали, что образование комплекса мекду холиновой группой фосфатидалхолина и ^-системой электронов гетероцикла имеют общий характер. При образовании комплекса происходит выравнивание зарядов мекду атомами 02, С3 и положений пиридинового кольца.

Электронное строение свободного пиридина и пиридина в комплексе с фосфатидалхолином приведено в таблице 3 ( я-зоряд пиридина; Е-энергия связи кДн/моль ).

табляца 3

Атом Величина Свободный пиридин В комплексе с фосфатидалхолином

1 2 3 4

N19 S -0.001! -0.0029

Р2 Ру Pz -0.5748 0.1527

0.3434 0.2807

-0.0000 0.569Э

2 -0.2315 1.0040

С20 S 0.2194 0.2120

Р* Vy Ps -0.4139 -0.0032

-0.1732 -0.4293

0.0000 -0.0807

2 -0.3677 -0.3012

S 0.0895 0.0847

P* 0.0319 -0.0206

Py Pz -0.0571 0,0044

0.0000 0.0677

2 0.0643 0.1362

C22 S -0.0002 0.0074 :

P* Py Ps 2 -0.0280 0.0064

0.0173 0.0000 0.0295 -0.0286

-0.0109 0.0147

продсдашие таблицы 3

г7 2

-0.0888 0.0655 0.0020 0.0000 -0.0^53

-0.1156 -0.0011 -0.0655 0.0206 -0.161?

24

Б Р Р*

Р,

-0.2182 -0.0415 0.4445 -0.0000 0.1848

-0.2093 0.1290 -0.2535 -0.3Т56 -0.Т094

9 Е

0.90459 120.27000

3.07581 -334.01000

3

4

б

3

С

Комплекс оборазуется за счет кулоновского взаимодействия, связанного с переносом части заряда между его компонентами, причем переносится 0,227 заряда электрона о кольца пиридина. Расстояние между атомом азота холиновой группы и плоскостью кольца равно 5,3385 А, а анергия связи 32,057 кДк. На рисунке 2 приведена структура фосфатидилхолина и пиридина, для которых были проведены расчеты. На рисунке 3 приведена геометрическое строение комплекса после оптимизации.

В третьей главе на основе математического моделирования процесса взаимодействия пиридина и его производных с фосфолипи-дами клеточных мембран проведены экспериментальные исследования методом ЯЫР радиостактроскопии на ядрах 13С , 1Н.

о

II

с

о

СНгОС оси

I

СН2-0-

0

II ■р-

1

он

0СН2СН2~Ы з(сн3);

сн

н

I

V

сн

I

сн

Рис.2 .Структура фосфатидилхолина и пиридина для которых проведены расчеты.

Рис.3'. Геометрическое строение комплекса после оптимизации.

Экспериментально наличие комплекса, образуемого при взаимодействии пиридина с фосфатидалхолином о участием тс-систеш молекулы пиридина и холиновой грушш, подтверждено методом ЯМР 13С.

А О

На рисунке 4 приведены спектры ЯМР С смеси 0,01М пиридина

в б20 и фосфатидилхолина в в20, смешанных в соотношениях

а)-1:0; б)-1;1; в)-1:4. смешивание проводили таким образом,чтобы

концентрация пиридина оставались неизменной, а фосфатидилхолина

менялась от 2*10"2 М до 0,Ш. Значение рн смеси поддерживалось

равным 7,1 постоянным добавлением НС1 или КОН. Анализ разностей

химических сдвигов показывает,что при увеличении в смеси соотно-

1 ^

шения фосфатидилхолина разности х.с. ЯМР С между 02,03 и 02,С4 положениями уменьшаются, а С4,С3 - увеличиваются таблица 4.

таблица 4.

Соотношение смеси 0.01 М пиридина с 0.1 М фосфатидалхолином бС2~ 5сЗ м.д. сЭ о? м.д. с4 оЗ м.д.

1:0 24,024 10,775 13,309

1:0.5 23,853 10,337 13.401

1:1 23,603 10,085 13,518

1:2 23,432 9,916 13,536

" 1:4 23,247 9,689 13,551

Так как биологические липиды находятся в водном окружении, естественный интерес представляет влияние водной среды на комп-лексообразованиэ. Влияние воды испытывают многие процессы, протекающие в клеточных мембранах, и поэтому рассмотрение взаимодействия этой трехкомпонентной системы имеет важное значение.

-1в-

о

во

о •о

«л

г

о

ЦТ

2

ч> <ч

-I_I .... I.

а

160

150

140

«30

«го но

о» ю

к

<о о м

||»1«« гп

1$о

I

«о

1« * « I М ■•

ш

ч »1

НО

Ч'ИМЧЩНИППЦ!1

по т

но

о

«Г»

—

а

е.

-Л-

о г»

N А1

J_а

Г >тртщг »ГГЦ» 14 »У»»Г|1 <1 ГГЦ М >1у1 | II Г|'ГЯ

160

150

НО

130

120

4*0

Рис. 6 » Спектр ЯМР 13С смеси 0.01 М пиридина и

фосфатидилхолина в ,Д40 в различных соотношениях ( а}—1:0; б)-1:1; в)-1:4 ).

При выполнении настоящей работы было предпринято исследование комплекса, образуемого при взаимодействии пиридина с фэсфатидил-холином за счет тг-системы молекулы пиридина в водной среде. Для системы фосфатидилхолин - вода - пиридин был произведен расчет строения комплекса методом МГОЮ. Расчеты показали, что с этой трехкомпонентной системы энергетически выгодно удаление воды.

Экспериментально влияние вода на комплекс исследовалось методом ЯМР . На рисунке 5 приведен спектр лецитина в присутствии достаточно малого количества вода (менее 1%) -спектр (а).

. Видно,что связанная вода имеет достаточно широкую линию. При замене обычной воды таким не количеством дейтерированной вода, эта широкая спектральная линия делается незаметной - спектр(б). При добавлении в этот раствор чистого пиридина в спектре появляется узкая линия свободной воды,который виден в спектре (в). При повторении эксперимента с дейтерированной водой, появление линии свободной воды не обнаружено.При исследование комплекса с производными пиридина был получен аналогичный результат.

Экспериментальное подтверждение факта вытеснения воды пиридином свидетельствует, что метод ШЛО, который весьма близок к не эмпирическим методам,и в атом случае дает удовлетворительные результаты. Поэтому методом МШЮ можно пользоваться при изучении комплексов образующихся в трехкомгонентных средах. Квантово - химические расчеты показали, что энергия комплекса уменьшается при отрыве молекулы воды.Изменение энергии при изменении конфигурации указывает, что комплекс фосфатидилхолина с пиридином является устойчивым образованием в водной среде. При

ь

лл

ж

а) «

а!

8 ?

о. ^ о

*М <М «М С\1

а: о

э= а: о о

> I » I

"ТЗГ

-1—<-1-1-1—г-

ЗГ .0

—I-1—г-

3.5

-I—I—

3.0

••Г—'ТГ Т—"

2.5

I

0

1

—I—

1.5

4.«

1.0

Рис,5 ..Спектр ЯМР % фосфатидилхолина в присутствии водной фазы ( а)-менее 1% дистиллированной вода; б)-менее \% дейтери-рованной воды; в)-дейтерированной вода с чистыл^иридином.

1.У

конкуренции за места связываетя с фосфолишдом,молекулы пиридина имеют большую вероятность образовать комплекс,чем молекула воды.-

Таким образом,комплексы фосфолипида и биологически активных соединений на основе молекулы пиридина, являются устойчивыми в водной среде и существуют при воздействии лекарственных веществ.

Создана методика автоматизации эксперимента состоящая в сочленении экспериментальной установки с компьютером ИСКРА 1256. Предложенный метод повышения чувствительности ЯМР свип-спектро-метров связано с восстановлением спектра по спаду сигнала свободной индукции (ОСИ) после воздействия мощного импульса резонансной частоты. На рис.6 приведен алгоритм программы накопления сигналов ССИ и преобразования Фурье на ЭВМ. Цифрово-аналоговый преобразователь (ЦАП) программно прерывает сигналы 2-3 кГц модуляторного каскада, формируя при этом, модулированный прямоугольный импульс. Далее этот импульс поступает на сигнальный детектор и вызывает резонанс ядер . За время паузы между двумя прямоугольными импульсами, сигнал спин-эхо через аналогово-циф-ровой преобразователь (АЦП) записывается в память ЭВМ. При накоплении достаточного количества импульсов выполняется быстрое преобразование Фурье <БПФ) и спектр в частотном представлении через ЦАП выводим на графопостроитель.

Преимуществом данного метода является то, что для регистрации ССИ требуется намного меньше времени, чем время на запись одного спектра ЯМР . Для накопления ССИ, с помощью ЭВМ, нами использовано дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Нахождение ДПФ последовательности х(п) из N выборок сводится к нахождению ДПФ

последовательностей g(n) и h(n) длиной N/2, выполняя N дополнительных комплексных умножений. При выполнении ДПФ необходимое машинное время сокращается и пропорционально N2.

В приложении к настоящей диссертации приведена распечатка программы для выполнения быстрого преобразования Фурье, которая разработана специально для вычислительного комплекса Искра 1256. Использование в программе только действительных чисел, вместо комплексных, приводит к более быстрому его выполнению. В ходе выполнения программы используется также итерационное вычисление экспоненциальных весов, необходимых в этом алгоритме.

Выводы.

1 .Разработана методика математического моделирования процесса первичного действия молекулы пиридина и некоторых его производных на клеточные фосфолипиды.

2.На основе математического моделирования методами квантовой химии показано образование комплекса "пиридин - фосфолипид " о участием тс-системы электронов молекулы пиридина и холиновой группы фосфатидилхолина.

3.Экспериментально методом ЯМР радиоспектроскопии на ядрах 13С, % подтверждено образование комплекса "пиридин-фосфолипид" с участием тс-системы электронов молекулы пиридина и холиновой группы фосфатидилхолина.

4.Разработан метод повышения отношения сигнал/шум ЯМР спектрометра BS 487С , связанный с восстановлением спектра высокого разрешения по сигналу ОСИ и составлена программа обработки спек-

тров. Создана система сочленения экспериментальной установки с с вычислительным комплексом, реализующая указанный метод.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1 .Зелеев М.Х..Пономарева В.А..Насибуллин P.C. Высвобождение связанной воды из фосфолипидов. В кн. Тезисы докл. Отраслевого совещания "Методы магнитной радиоспектроскопии в биотехнологии". Оболенск,1990,с.44.

2.Загитов Г.Н..Вороненко В.М.,Валитов Р.В.,Зелеев М.Х., Насибул-лин P.C. Исследование воздействий оксим дикамба на фосфолишдные везикулярные мембраны методом ЯМР~спектроскопии. В кн. Тезисы докл.Всесоюзной научной конференции "Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов в народном хозяйстве". Киев, 1990, с.101.

3.Enikeev D.A..Teregulov R.G..Nasibullin R.S..Zagitov G.N..Zele-ev M.H. The reserche ot oxlm dicaraba Influence uron the phospho-lipiû vesicular membranes by the NMR metod. Spectroacopy. Constituent Congresa Internai Socity ior pathophysiology. Moscow,1991, p.228.

4.3агитов Г.Н.,Ввлеев М.Х..ВАлиахметов И.А., Насибуллин P.C. Накопление сигналов ядерного магнитного резононанса в спектрометре высокого разрешения BS-48T. Ж.Приборы и техника эксперимента. 1991,N4,с.206-208.

5.Nasibullin R.S.,Sultanov Y.в.,Zagitov G.N..M.Kh.Zeleev.Efiect ol pyrazaleon the conformâtlorial State of cell membrane phos-

phollplda. Blophlsics, vol. 38 ,N4, pp .707-709.

б.Зелеев M.X..Загитов Г.Н..Сапожеников Ю.Е. .Еличев A.A. .Насибул-лин P.O.Исследование агрегации фофолишдов клеточных мембран методом радиоспектроскопии ЯМР14М. В кн.Тезисы докл. Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы теории и практики физической медицины".Иваново,1992,с.7-8. 7.Гизвтуллин А1Г., Кальмэтов А.Х., Серебряник М.А., Звлеев М.Х., Насибуллин Р.С.Квантово-механический подход к процессам взаимодействия эндогенных факторов с фофсфолипидами клеточных мембран. Ж.Успехи физиологических наук.,1994,N1,с.24 8.3елеев М.Х..Серебряник М.А..Терегулов Р.Г..Насибуллин Р.С.Кон-формационные свойства комплексов клеточных Фосфолипидов с молекулой пиразола.В кн.материалы Всероссийского совещания "Физико-химические методы исследования структуры и динамики молекулярных систем".Йошкар-Ола,1994,с.101-103.

JU.QzJite /—