РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ в биологических системах (лат. relaxatio ослабление, уменьшение) — явления, характеризующие особенности процесса возвращения биологической системы в состояние равновесия после прекращения действия факторов, выведших ее из этого состояния. К Р. я. относятся такие разнообразные процессы, как постепенный переход к термодинамически более выгодному равномерному распределению в системе растворяемого вещества (соли, сахара и др.), передача и перераспределение энергии, полученной отдельными компонентами системы, в пределах всей системы в целом или в окружающей среде и т. д. Р. я. играют значительную роль в процессах жизнедеятельности организмов на разных уровнях их организации. Р. я. осуществляются не мгновенно после выведения системы из равновесия, а с нек-рым замедлением, определяемым свойствами данной системы. Для описания Р. я. вводится так наз. время релаксации, характеризующее время, в течение к-рого начальное отклонение от равновесия уменьшается в е раз (при экспоненциальном законе возвращения системы к равновесию).

Примером Р. я., наблюдаемых в ходе физ. и физ.-хим. процессов, протекающих в биологических и модельных системах, может служить переход к новому стационарному состоянию системы фермент — субстрат после смещения равновесия биохим. реакции за счет скачка концентрации, температуры, давления, воздействия света и т. д. Регистрация происходящих при этом изменений в кинетике течения биохим. рекции используется для выявления стадий ферментативных реакций и определения соответствующих им констант скоростей, для получения данных о времени конформационных превращений, происходящих в биологических макромолекулах в ходе реакции и т. д. (см.Кинетика биологических процессов). Р. я. свойственны также молекулам воды и макромолекулам биополимеров, обладающим электрическим дипольным моментом при действии на них постоянных или переменных электрических полей (см.Диэлектрическая проницаемость,Поляризация). Изучение особенностей протекающей при этом диэлектрической релаксации применяется для анализа состояния воды в биологических системах (по различиям времени переориентации для свободной и связанной воды) и для измерения времени диффузионного вращательного движения макромолекул в растворах. Эта величина связана с мол. весом (массой) макромолекул и вязкостью среды. Подобные данные, а также сведения о внутреннем движении в макромолекулах биополимеров (см.Высокомолекулярные соединения) и в биологических мембранах (см.Мембраны биологические) при изучении механизмов их функционирования получают и с помощью метода флюоресцентных зондов (см.Люминесценция). Для тех же целей используют методядерного магнитного резонанса (см.), с помощью к-рого определяют время релаксации ядер хим. элементов, входящих в состав макромолекул или биологически важных соединений11H,12Н,613C,715N и др.), а для соединений, обладающих электронным парамагнетизмом или содержащих спиновые метки, методыэлектронного парамагнитного резонанса (см.).

Время релаксации характеризует подвижность различных ядер или спиновых меток в составе биологически важных соединений, биополимеров и отдельных компонентов биологических мембран, что используется также для установления их локализации, напр, в растворе или в различных участках мембраны. Кроме того, определение времени релаксации для протонов внутриклеточной воды, содержащейся в образцах различных тканей, может быть использовано для диагностики злокачественных новообразований и изучения механизмов канцерогенеза. Эти величины, как правило, заметно больше в биоптатах опухолей больных различными формами рака, чем в здоровых тканях, что, по-видимому, связано с ростом подвижности каких-то составляющих клеточной воды, а также ростом подвижности связывающих воду внутриклеточных структур вследствие их частичного разрушения или из-за возможного нарушения взаимодействия между макромолекулами биополимеров или более сложными биологическими структурами. На основе различий между значениями времени релаксации для протонов воды в опухолях и здоровых тканях разрабатывают методы ядерной магнитно-резонансной интроскопии с целью обнаружения и исследования злокачественных образований непосредственно в организме.

Термин «релаксация» используется в физиологии и медицине также для характеристики степени расслабления или резкого снижения тонуса скелетной мускулатуры (вплоть до полного обездвиживания или паралича). При этом релаксация может быть следствием какой-либо патологий. Искусственная релаксация может быть достигнута путем применения хим. веществ, воздействующих на ц. н. с. (наркотики, аналептики), а также специальных препаратов —миорелаксантов (см.).

Библиография: Березин И. В. и К л е-с о в А. А. Практический курс химической и ферментативной кинетики, М., 1976; Владимиров Ю. А. и Добре ц о в Г. Е. Флуоресцентные зонды в исследовании биологических мембран, М., 1980, библиогр.; В о л ь к е н-штейн М. В. Молекулярная биофизика, с. 25 и др., М., 1975; Лихтенштейн Г. И. Метод спиновых меток в молекулярной биологии, М., 1974; С е-дунов Б. И. и Франк-Каменецкий Д. А. Диэлектрическая проницаемость биологических объектов, Усп. физич. наук, т. 79, в. 4, с. 617, 1963, библиогр.; Mathur-De V г ё R. The NMR studies of water in biological systems, Progr. Biophys. Molec. Biol., v. 35, p. 103, 1979, bibliogr.

^

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е изданиематрица судеб квадрат