«Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии IV Международная научная Интернет-конференция Казань, 16-17 октября 2013 года Материалы конференции В двух томах Том 1 Казань ИП Синяев Д. Н. 2013 УДК 577/579(082) ББК ...»

Сервис виртуальных конференций Pax Grid

ИП Синяев Дмитрий Николаевич

Актуальные проблемы

биохимии и бионанотехнологии

IV Международная научная Интернет-конференция

Казань, 16-17 октября 2013 года

Материалы конференции

В двух томах

Том 1

Казань

ИП Синяев Д. Н.

2013

УДК 577/579(082)

ББК 28.4:28.72:28.707.2(2) A43 A43 Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологий.[Текст] : IV Международная научная Интернет-конференция : материалы конф.

(Казань, 16-17 октября 2013 г.) : в 2 т. / Сервис виртуальных конференций Pax Grid ; сост. Синяев Д. Н. - Казань : ИП Синяев Д.

Н., 2013.- Т. 1. - 177 с.- ISBN 978-5-906217-32-5.

ISBN: 978-5-906217-32- Сборник составлен по материалам, представленным участниками IV международной научной Интернет-конференции: "Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии". Конференция прошла 16-17 октября 2013 года. Издание освещает вопросы медицинской и молекулярной биохимии; вопросы нанотехнологии, применительно к биохимии и бионанотехнологии; вопросы биоинформатики; представлены работы по инновационным образовательным технологиям; отражены темы, относящиеся к биохимии питания и к питанию в целом.

Книга рассчитана на преподавателей, научных работников, аспирантов, учащихся соответствующих специальностей.

УДК 577/579(082) ББК 28.4:28.72:28.707. Материалы представлены в авторской редакции ISBN 978-5-906217-32-5 (т.1) © Система виртуальных конференций Pax Grid, ISBN 978-5-906217-31- © ИП Синяев Д. Н., © Авторы, указанные в содержании, Оргкомитет Алимова Фарида Кашифовна - проф., д.б.н., зав. кафедрой биохимии q Казанского (Приволжского) федерального университета Программный комитет Оргкомитет Абрамова Зинаида Ивановна - д.б.н., профессор (КФУ) q Ишмухаметова Диляра Галимовна - д.б.н., профессор (КФУ) q Темников Дмитрий Алексеевич - к.б.н., доцент (КФУ) q Невзорова Татьяна Александровна - к.б.н., доцент (КФУ) q Фаттахова Альфия Нурлимановна - к.б.н., доцент (КФУ) директор ООО q НПП "Казан Юниверсити Вивариум" (КФУ) Акберова Наталья Ивановна - к.б.н., доцент зав. НИЛ биоинформатики q и молекулярного моделирования (КФУ) Кравцова Ольга Александровна - к.б.н., ст. преп. (КФУ) Тазетдинова Диана Ирековна - к.б.н., ассистент (КФУ) Тарасов Д.С. - координатор Pax Grid Изотова Е.Д. - координатор Pax Grid Алишева Д.А. - исполнительный секретарь Медицинская биохимия Классическая биохимия Молекулярная биология Биохимия питания Биотехнология Микробиологические производства Биоинформатика Нанотехнология Инновационные образовательные технологии

БЕЛКОВАЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ПЛАЗМЫ КРОВИ

ГОМОЙОТЕРМНЫЙ И ГЕТЕРОТЕРМЫХ ЖИВОТНЫХ

Дагестанский государственный университет Уникальный код статьи: 5249b0f71619d В настоящее время в различных областях медицины и в экспериментальной биологии широкое применение нашел метод искусственного снижения температуры тела. Охлаждение гомойотермных животных переводит организм в качественно новое состояние, для которого характерно изменение практически всех физиологических и биохимических констант внутренней среды организма [1].

Флуоресцентные методы находят широкое применение при решении различных и прикладных задач в области физики, химии и биологии.

Одним из достоинств этого метода при его использовании в биологии является принципиальная возможность получения адекватной взаимодополняющей информации при изучении объектов различной сложности от растворов белков до клеток и отдельных структур [2].

Целью данной работы является исследование спектров собственной флуоресценции белков плазмы крови при искусственной гипотермии крыс и в динамике межбаутном пробуждении сусликов.

Анализ спектров собственной флуоресценции белков плазмы крови крыс и сусликов при взб.= 280нм показал, что все исследуемые образцы имели аналогичную форму спектра с максимумом при 334 – 337 нм, что характерно для хромофорных аминокислотных остатков белков (в основном триптофана и тирозина) [2]. При этом умеренная гипотермия 300С не влияет на интенсивность флуоресценции белков плазмы крови крыс. В то же время в динамике межбаутного пробуждения сусликов наблюдается достоверное снижение суммарной флуоресценции в плазме крови сусликов. При этом минимальная интенсивность наблюдается при 250С, а максимальное при 50С.

При анализе спектров флуоресценции предпочтительно применять вторые производные спектров флуоресценции (2ПСФ) [2] как наиболее информативные. Использование 2ПСФ оправдано тем, что они, по сравнению с исходными спектрами, дают возможность получить более детальную информацию о состоянии микроокружения ароматических остатков белков.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Вторые производные спектров суммарной флуоресценции белков плазмы крови крыс в контроле указывают о преобладающем вкладе триптофановых остатков в суммарной флуоресценции. Об этом свидетельствует положение отрицательно пика при 330нм, наряду с которым обнаруживается плечо на 340нм и пик при 351нм (рис.1). При гипотермии в плазме крови крыс происходит смешение пика в более коротковолновую область на 327нм, исчезновение плеча на 340нм, а пик на 351становится более выражен (рис.1).

В состоянии гибернации сусликов при температуре тела 5 0 С в спектре флуоресценции при взб.= 280нм наблюдается пик на 336нм. В ходе пробуждения в спектрах флуоресценции появляются пики на 326, 348нм, пик на 336нм при температурах тела 200С, 370С проявляется в виде плеча, а при 250С и вовсе исчезает (рис.2).

Согласно гипотезе двух состояний, выдвинутой в работах [2], триптофановые остатки, находящиеся в контакте с водным растворителем, характеризуются положением максимума около 330нм, а полностью доступные водному окружению при 345–350нм. В соответствии с этой классификацией, положение основного отрицательного максимума во 2ПСФ может быть отнесено к триптофановым остаткам, контактирующим с водным окружением, а пик при 350нм к поверхностно локализованным остаткам триптофана.

Рис. 1. Вторые производные спектров флуоресценции плазмы крови крыс при взб.= 280нм IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 2. Вторые производные спектров флуоресценции плазмы крови сусликов при взб.= 280нм Литература 1. Frink M., Floh S., van Griensven M., Mommsen P., Hildebrand F. Facts and fiction: the impact of hypothermia on molecular mechan-isms following major challenge // Mediators Inflamm. -2012.- P. 762840.

2. Mozo-Villarias A. Second derivative fluorescence spectroscopy of tryptophan in proteins // J. Biochem. Biophys. Methods. - 2002. - Vol.50, № 2-3. - P. 163-178.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

СИСТЕМА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ

Московский государственный машиностроительный университет Особое место среди электрофизиологических методов диагностики занимает измерение и обработка электрокардиосигнала.

Электрокардиограмма является основным показателем, который в настоящее время позволяет вести профилактический и лечебный контроль за сердечно-сосудистыми заболеваниями [1].

Метод сравнительной оценки параметров электрокардиограммы направлен на повышение точности в обнаружении патологии на ранней стадии, для дальнейшего эффективного лечения, а так же для сокращения времени для обработки электрокардиограмм.

Суть метода сравнительной оценки параметров электрокардиограммы приведена на рис. Источником возбуждения электрокардиосигнала является биологический объект – пациент. Биопотенциалы малой величины поступают в электрокардиограф, который обеспечивает обработку электрокардиографических сигналов. С электрокардиографа электрокрдиограмма поступает в ОЗУ, которая доступна для записи и чтения и на блок информационных параметров текущего электрокардиосигнала.

В блоке исследуемой электрокардиограммы регистрируются информационные параметры электрокардиосигнала («ИП ЭКГ»).

В блоке ОЗУ: электрокардиограмма поступает от кардиографа в блок набора электрокардиограмм пациента, где они накапливаются. Из этого набора электрокардиограмм, в блоке индивидуальных среднестатистических параметров («ИСП ЭКГ») формируются собственные среднестатистические нормальные характеристики электрокардиограмм.

Так же снимаемые электрокардиограммы поступают в блок среднестатистической электрокардиограммы. В блоке среднестатистической электрокардиограммы – за нормальные значения параметров кардиограммы принимаются усредненные значения, полученные в результате статистических исследований («СП ЭКГ»).

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Индивидуальные нормы практически отличаются от среднестатистических, но не являются признаками каких-либо нарушений функции сердечной деятельности индивидуума.

Далее параметры электрокардиограммы с блока ИП ЭКГ и ОЗУ (с блока ИСП ЭКГ и блока СП ЭКГ) поступают в блок сравнения.

В блоках сравнения «ИП ЭКГ – ИСП ЭКГ», «ИП ЭКГ – СП ЭКГ»

сравнивается текущая индивидуальная электрокардиограмма с среднестатистической электрокардиограммой или с индивидуально среднестатистической электрокардиограммой, по набору временных и амплитудных параметров. Фиксируются только отклонения параметров.

Лучше проводить сравнительные профилактические исследования именно с «ИСП ЭКГ». Это позволит иметь динамический портрет сердечной деятельности и на ранней стадии отразить не только изменения, но и предпосылки.

Далее исследуемые параметры электрокардиограммы поступают в блок анализа. В блоке анализа – анализируется полученные результаты и представляются в виде динамических графиков, по изменениям значений параметров электрокардиограммы диагностируют различные патологии, такие как: инфаркт миокарда, гипертрофию правого и левого желудочков, аритмии, блокаду правой и левой ножек пучка Гиса и другие нарушения проводимости, ишемию миокарда, перикардит, нарушение электролитного баланса, а также определяют действие сердечных препаратов. Далее динамические графики поступают в блок вывода, где выводятся на дисплей / печатать [2,3].

На рисунке 2 приведен алгоритм реализации сравнительной оценки информативных параметров электрокардиосигнала.

Электрокардиосигнал поступает на предварительную обработку с помощью аналоговой фильтрации. Далее предварительно отфильтрованный кардиосигнал анализируется на уровень помех, если он все еще сильно зашумлен, то формируется соответствующее сообщение об ошибке и дальнейшее обработка не возможна. Если уровень зашумленности в соответствии с допустимыми значениями, тогда предварительно отфильтрованный электрокардиосигнал проходит через цифровую фильтрацию и снова анализируется на помехи. Если для дальнейшей обработки не подходит – формируется сообщение соответствующее, если все в приделах нормы, тогда происходит распознавание электрокардиосигнала, далее рассчитываются амплитудные и временные значения зубцов, которые поступают в ОЗУ, для дальнейшей обработки и хранения и на сравнительный анализ, где происходит сравнение с предыдущей электрокардиосигналом, IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

выявляются опасные отклонения. Если выявляются такие отклонения то подается сигнал тревоги. Если нет отклонений, то происходит распознавание патологий, формирование заключений и заканчивается обработка.

Реализация сравнительного метода значительно менее аппаратурно насыщена и реализуется с использованием разработанной программы.

При этом данная методика сокращает время обработки и проводится с помощью аппаратуры и программных средств сравнения амплитудных, фазовых и временных характеристик электрокардиограммы.

Рис. 1. Алгоритм сравнительной оценки информативных параметров электрокардиосигнала IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 2. Схема функциональная сравнительной оценки параметров электрокардиосигнала.

Литература 1. Орлов В.Н. Руководство по электрокардиографии. Медицинское информаци-онное агентство (МИА). 2012.560с 2. Раннев Г.Г. Интеллектуальные средства измерений – М.: Академия, 2011, - 272 с.

3. Желонкин А.И. Методы обнаружения полезных сигналов // Технология при-боростроения. 2006. №4. – С.27–31.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ В СОХРАНЕНИИ И

ВОСПРОИЗВЕДЕНИИ HEDYSARUM DAGHESTANICUM RUPR. ЕX

Алиева З.М., Гасангусенова Б.М., Зубаирова Ш.М.

Дагестанский государственный университет, Горный ботанический сад

ДНЦ РАН

Одним из достижений биотехнологии является возможность применения ее методов в решении проблемы сохранения биоразнообразия (Вечернина, 2006). В разных странах существуют программы сохранения генофонда и создания коллекций растений in vitro. Центральным звеном в подобных исследованиях является управление процессами морфогенеза и регенерации растений. До сих пор эта проблема решается эмпирическим путем для каждого вида или генотипа.

Целью нашей работы было ведение в культуру in vitro копеечника дагестанского и его клональное микроразмножение, что может стать эффективным способом получения генетически однородного потомства.

Копеечник дагестанский (Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss.) относится к числу редких и эндемичных видов, занесенных в Красные книги РФ (2008) и Республики Дагестан (2009). Узкий эндемик Дагестана. Встречается в виде небольших популяций. Распространен в Левашинском, Гумбетовском (Чирката), Ботлихском (Аргуни) районах Дагестана. Обитает на сухих известняковых каменистых склонах в среднегорном поясе, на высоте от 400 до1500 м н.у.м., ксерофит (Литвинская, Муртазалиев, 2009; Муртазалиев, 2009). Ареал прерывистый, т.к. вид тесно связан с каменистыми субстратами и продуктами выветривания горных пород.

Основными лимитирующими факторами являются низкая численность популяций и разрушение местообитаний при хозяйственном освоении территорий (Красная книга Республики Дагестан, 2009).

В последнее время популяции копеечника дагестанского испытывают усиленный режим использования экосистем, нарастающие антропогенные воздействия (строительство дорог, выпас скота, рекреация) почти по всему ареалу, что в конечном итоге отражается IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

отрицательно на структуре и динамике популяций данного вида. В результате разрушения биотопов постепенно может произойти дальнейшая фрагментация ареала этого эндемика и исчезновению отдельных популяций, численность которых достигает опасно низкого уровня (Зубаирова, Муртазалиев, 2010).

Копеечник дагестанский является стержнекорневым каудексовым многоглавым базисимподиальным травянистым поликарпиком с монокарпическими побегами полурозеточного типа, верхушечная почка которых до конца остается вегетативной и функционирует около 5 лет.

Цветение продолжается с середины мая до июля, плодоношение – в июле – начале августа. Размножается копеечник дагестанский только семенным путем. Наши исследования структуры популяции подтверждают, что партикуляция не способствует вегетативному размножению, так как партикулы не приживаются (Зубаирова, Муртазалиев, 2010).

Вид имеет существенное практическое значение. Благодаря строению корневой системы, растения копеечника дагестанского способствуют закреплению склонов. Симбиоз растений копеечника с клубеньковыми азотфиксирующими бактериями приводит к обогащению почвы азотом, что делает возможным поселение и других видов растений.

В наших опытах была изучена всхожесть семян в лабораторных условиях и жизнеспособность эксплантов in vitro. Для получения проростков скарифицированные семена, полученные с растений разных популяций, проращивали в чашках Петри на смоченной водой фильтровальной бумаге или в стерильной культуре на агаризованной среде Мурасиге-Скуга, содержащей ИМК и БАП. В ряде опытов для повышения всхожести семян их обрабатывали раствором эпибрассинолида («Эпин-Экстра»). Всхожесть семян варьировала в диапазоне 40-70% и была выше в условиях in vitro. Стерильные проростки разделяли на экспланты листьев, стеблей, точек роста и помещали на среду для каллусообразования и оценки степени морфогенности каллуса. Верхушечные точки роста формировали побеги, которые в дальнейшем пассировали на новую среду.

В целом в условиях in vitro семена проявили более высокую всхожесть, а экспланты – достаточно хорошую жизнеспособность, что говорит о необходимости дальнейших исследований по клональному размножению копеечника дагестанского и расширении их на примере других объектов.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Литература 1. Вечернина Н.А. Сохранение биологического разнообразия редких, исчезающих видов, уникальных форм и сортов растений методами биотехнологии. Автореф. дисс. д.б.н. Барнаул, 2006.

2. Зубаирова Ш.М., Муртазалиев Р.А.Особенности онтогенеза Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss. // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Серия «Естественные и точные наук

и». №4, 2010. - С. 43–47.

3. Красная книга РФ (Растения) / Сост. Р.В. Камелин и др. – М.: Тов. Науч.

изд. КМК, 2008. – 850 с.

4. Красная книга Республики Дагестан (Часть 1. Растения) / Сост. Р.А.

Муртазалиев, А.А. Теймуров. – Махачкала, 2009. – 552 с.

5. Литвинская С.А., Муртазалиев Р.А. Кавказский элемент во флоре Российского Кавказа: география, созология, экология. - Краснодар, 2009. - 439 с.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАССЧИТАННЫХ КОНСТАНТ ИОНИЗАЦИИ И

ЛИПОФИЛЬНОСТИ В ПОСТРОЕНИИ МОДЕЛИ

СТРУКТУРА-АКТИВНОСТЬ ДЛЯ АМИДОВ И ГИДРАЗИДОВ NАРОИЛЗАМЕЩЕННЫХ АНТРАНИЛОВЫХ КИСЛОТ

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия»

Исследованием свойств лекарств занимается хемоинформатика, которая используется в качестве термина, заменяющего понятие биоинформатики, и оперирует большим числом химических веществ (структура, стереохимия и свойства), поэтому биоинформатика может считаться только частным, случаем хемоинформатики. Подход, опирающийся на биоинформатику при открытии лекарств, дает важное преимущество.

При проведении комплексных исследований, связанных с прогнозированием биологической активности и её количественной оценкой, обычно используются характеристики системы «организм-лекарство», как например, ионизация, распределение, абсолютная и относительная биологическая доступность. В подтверждение выбранной нами гипотезы, авторами предложен [1] механизм действия связанный с ионизацией и липофильностью молекул, которые оказывают влияние на проницаемость через биологические мембраны и на адсорбционное взаимодействие с рецептором.

Цель данной работы заключается в построении модели структура-активность для амидов и гидразидов N-ароилзамещенных антраниловых кислот с использованием рассчитанных констант ионизации и липофильности.

Для расчёта констант ионизации и липофильности мы использовали следующие дескрипторы: суммарные значения напряженности электрического поля (Е), потенциала () и абсолютной величины заряда (|q|) на атомах кислорода, азота и углерода.

Квантово-химические параметры рассчитаны полуэмпирическим методом РМ3, полная оптимизация геометрии молекул, с помощью программы Gaussian 03.

Теоретические величины констант липофильности (logP рассч. ) и ионизации (рКарассч. и рКврассч.) амидов и гидразидов N- ароилзамещенных IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

антраниловых кислот получены с помощью уравнений трех- и четырехпараметровой зависимости: logP от N(E), O() и O(|q|); рКа от С(E), С(), С(|q|) и O(|q|); рКв от С(E), O(), O(|q|) и N(|q|).

С помощью составленных уравнений регрессии были теоретически рассчитаны значения констант ионизации и липофильности 16 амидов и гидразидов N-ароилзамещенных антраниловых кислот общей формулы:

1–COR1–2–NHR2–5–Х–C6H3, где X=H, R1= NHCH2CH=CH2, R2= COC6H4(4-OCH3) (I);

X=H, R1= NHCH2CH=CH2, R2= COC6H4(4-Br) (II);

X= Br, R1= NHCH2CH=CH2, R2= COC6H5 (III);

X= I, R1= NHCH2C6H5, R2= CO(2-фурил) (IV);

X= I, R1= N(CH3)2, R2= CO(2-фурил) (V);

X= Br, R1= NH2, R2= COC6H4(4-Br) (VI);

X= I, R1= NHCH3, R2= COC6H5 (VII);

X= I, R1= NHCH3, R2= CO(2-фурил) (VIII);

X= Br, R1= NHNH2, R2= CO(2-фурил) (IX);

X= Br, R1= NHC6H11(циклогексил), R2= CO(2- фурил) (X);

X= Br, R1= NHCH2C6H5, R2= CO(2-фурил) (XI);

X= Br, R1= NHNHCOCH2Cl, R2= CO(2-фурил) (XII);

X= Br, R1= NH2, R2= COC6H4(2-OCH3) (XIII);

X= Br, R1= NHC6H5, R2= COC6H4(2-COOH) (XIV);

X= Br, R1= NHC6H5, R2= COC6H5 (XV);

X= Br, R1= NHC6H5, R2= COC6H4(4-CH3) (XVI).

Затем мы сопоставили их значения с противовоспалительной активностью (ПВА). При нахождении количественной зависимости использовали значение ПВА через 4 часа, а для соединений ПВА которых определено через 3 и 5 часов, среднее значение.

При проведении исследования взаимосвязи констант ионизации и липофильности с ПВА, были составлены уравнения простой линейной регрессии с использованием программы Microsoft Excel:

1. ПВА. = 31,046 logPрассч. – 43,975; R= 0,853.

2. ПВА = 8,738 рКарассч. – 24,040; R= 0,431.

3. ПВА = 2,643 рКврассч. + 6,893; R= 0,558.

Полученные линейные зависимости, свидетельствуют о связи ионизации и липофильности со степенью выраженности ПВА. Высокую взаимосвязь показывают logP рассч с коэффициентом корреляции (R) равным 0,853. Связь рКарассч. и рКврассч. более низкая (R= 0,431 и 0,558, соответственно), что, связано с неоднородностью выборки и одновременным присутствием в ней ариламидов и гидразидов, которые оказывают существенное влияние на взаимосвязь ионизации (рКарассч. и IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

рКврассч.) с ПВА, исключение которых вероятно приведет к повышению R.

Таким образом, можно сделать вывод, что теоретически рассчитанные константы ионизации и липофильности производных антраниловой кислоты оказывают влияние на уровень противовоспалительной активности. Полученные результаты будут использованы в дальнейших исследованиях структура-активность.

Литература 1. Э. Т. Оганесян, М. М. Хачатрян, И. М. Дубровкин, Хим.-фармац.

журн.,25(6), 52 – 54 (1991).

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ОБЩИЙ МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДНОГО

ПИРИДОКСИНА С АКТИВНЫМ ЦЕНТРОМ

АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ

Казанский (Приволжский) федеральный университет Синтезирован новый класс производных пиридоксина, которые предположительно имеют антихолинэстеразную активность [1]. В данной работе рассмотрен предполагаемый механизм взаимодействия производного пиридоксина с аминокислотным остатком каталитической триады активного центра Ser203. В организме ацетилхолинэстераза (АХЭ) гидролизирует ацетилхолин на холин и уксусную кислоту.

Нуклеофильная атака кислорода (О) гидроксильной группы Ser направлена на атом углерода (С) ацетатной группы ацетилхолина, в ходе которого и происходит распад молекулы. Производное пиридоксина в своей структуре так же имеет атом С в схожем окружении как в молекуле ацетилхолина, вследствии чего предположен общий механизм о взаимодействии синтезированных производных пиридоксина и АХЭ через образование ковалентной связи между С карбомоилированного фрагмента и О гидроксильной группы Ser203 [1].

В ходе докинга (в программе AutoDock) структура производного пиридоксина заняла сходное с ацетилхолином положение в активном центре АХЭ (рис.1), расстояние между атомами С у производного пиридоксина (С1) и ацетилхолина (С2) составило 1,7 ангстрем.

Расстояние между С производного пиридоксина и О Ser203 равно ангстрем, для ацетилхолина расстояние между С ацетатной группы и О Ser203 равно 5,3 ангстрема. Так же была проведена молекулярная динамика (в программе NAMD) производного пиридоксина с ацетилхолинэстеразой, в ходе которого минимальное расстояние между С производного пиридоксина и О Ser203 сократилось до 3,5 ангстрем (в среднем 3,9 ангстрем).

Оба проведенных эксперимента в активном центре фермента не опровергают возможность взаимодействия АХЭ с производным пиридоксина по типу взаимодействия ацетилхолина IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 1. Положение молекул ацетилхолина (изображен в виде трубочек) и производного пиридоксина (изображен в виде шариков) в активном центре АХЭ после докинга Литература 1. Стрельник, А. Д. Синтез и биологическая активность некоторых производных пиридоксина: Дис.... канд. хим. наук. - Казань. 2010. с.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ФЕНОМЕН АДСОРБЦИИ ИМУНОГЛОБУЛИНОВ

МОДИФИЦИРОВАННЫМИ НАНОАЛМАЗАМИ

Барон А.В., Ольховский И.А., Осипов Н.В., Бондарь В.С.

Красноярский филиал ФГБУ Гематологический научный центр

ФГБУН КНЦ СО РАН,

Сибирский Федеральный Университет,

ИБФ СО РАН

Ранее, мы показали возможность конструирования многоразовых систем биохимического тестирования аналитов на основе модифицированных наноалмазов (МНА) взрывного синтеза и ферментов (1-3).

Целью настоящего исследования являлась оценка эффективности адсорбции иммуноглобулинов отдельных классов на частицы МНА.

Образцы сыворотки крови здоровых пациентов обрабатывали МНА (финальная концентрация наночастиц 5 г/л), после чего наночастицы с адсорбированными белками удаляли центрифугированием.

Концентрацию иммуноглобулинов в сыворотке до и после обработки МНА определяли методом ИФА, используя наборы реагентов фирмы «ЗАО Вектор Бест» (Новосибирск).

Установлено, что в сыворотках крови здоровых пациентов адсорбция иммуноглобулинов разных классов на МНА происходит с разной эффективностью - наночастицы связывают практически всю фракцию IgG и в меньшей степени адсорбируют фракции IgM и IgA. Это позволяет предполагать, что в физиологических условиях иммуноглобулины разных классов проявляют разную аффинность к МНА. Выявлено, что добавление МНА к сыворотке пациентов с ВИЧ инфекцией сопровождается эффективной адсорбцией специфических антител на наночастицы. Показано, что последующая обработка МНА элюирующим буфером позволяет десорбировать антитела без потери их специфической активности.

Полученные данные свидетельствуют в пользу возможного применения МНА для сепарации антител и создания новых средств иммунодиагностики.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Работа поддержана Президиумом РАН (программа № 24, проект 57 (3.6.3)) Литература 1. Puzyr A.P., Baron A.V., Purtov K.V., Bortnikov E.V., Skobelev N.N., Mogilnaya O.A., Bondar V.S. // Diam. Relat. Mater. 2007. V.16.

P.2124-2128.

2. Mamaeva E.S., Baron A.V., Puzyr A.P., Burov A.E., Bondar V.S. // Dokl.

Biochem. Biophys. 2011. V.439. P.182-184.

3. Bondar V.S., Ronzhin N.O., Mamaeva E.S., Baron A.V., Gitelson J.I. // Dokl.

Biochem. Biophys. 2013. V.448. P.55-58.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ

РЕТИНОИДОВ ПРИРОДНОГО И 3,4-ДИДЕГИДРОРЯДОВ

Беликов Н.Е., Ходонов А.А., Демина О.В., Яковлева М.А., Фельдман Т.Б., Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Tvrminne Zoological Station, University of Helsinki, Finland, Department of Biosciences, University of Helsinki, Finland Ретиноиды (производные витамина А) играют ключевую роль в функционировании природных светопреобразующих систем, основанных на так называемых ретиналь-содержащих белках (к которым относят бактериородопсин, галородопсин, зрительные пигменты). Под действием кванта света происходит изомеризация кратной С=С-связи в определенном положении хромофора, и этот процесс инициирует цепь событий, которые необходимы для генерации определенных физиологических или химических сигналов в клетках живых организмов.

Молекула ретиналь-содержащих белков состоит из белковой части (апобелка) и хромофорной группы, представляющей собой протонированное основание Шиффа одного из производных ретиналя с эпсилон-аминогруппой остатка лизина. Среди зрительных пигментов в состав хромофорных групп входят 11-цис-изомеры ретиналя, 3,4-дидегидропроизводного ретиналя и 3-гидроксиретиналя.

Цель работы заключалась в разработке метода анализа состава хромофорных групп зрительных пигментов различных животных. Для чего было необходимо:

Отработать методики получения, выделения и очистки all-E -3,4-дидегидроретиналя.

Подобрать условия аналитического хроматографического разделения изомеров ретиналя и его 3,4-дидегидропроизводного путем высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3,4-дидегидроретиналь с выходом 47% получали путем аллильного бромирования ретиналя (1) N-бромсукцинимидом (2) по схеме изображенной на рис. 1, с последующим дегидробромированием 4-бромретиналя (3) под действием N-фенилморфолина (4) в ТГФ [1].

Индивидуальный all-E-изомер 3,4-дидегидроретиналя (5) получали IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

препаративным ВЭЖХ разделением смеси изомеров на жидкостном хроматографе Smartline 1000 фирмы Кнауэр (Германия) со спектрофотометрическим детектором К-2500 (длина волны детектирования 370 нм), с использованием нормально-фазовой колонки Silosorb Si60 (7 мкм, 20x250 мм) и системы растворителей этилацетат – гексан (7% этилацетата по объему), при скорости потока 7 мл/мин. В дальнейшем это соединение использовали в качестве репера для определения наличия витамина А2 в зрительных пигментах глаз озерной и балтийской популяции креветок.

Далее был исследован процесс хроматографического разделения цис -изомеров ряда природного ретиналя и его 3,4-дидегидропроизводного в различных условиях. Наиболее оптимальным оказался вариант с использованием условий хроматографии, представленных на рис. 2.

Подобранные нами условия были использованы для определения изомерного состава цис-изомеров обоих рядов ретиноидов.

В дальнейшем разработанный нами аналитический метод хроматографического разделения был использован для определения изомерного состава смесей ретиноидов из экстрактов глаз креветок методом аналитической ВЭЖХ с помощью синтезированных реперов – А и А2-ретиналей.

Работа была частично поддержана грантом РФФИ для молодых ученых (проект 12-04-31190) и грантом Президента Российской Федерации для молодых ученых – кандидатов наук (проект № МК-6901.2013.4).

Рис. 1. Схема синтеза all-E-3,4-дидегидроретиналя IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 2. Хроматограмма аналитического разделения смеси all-E-ретиналя и all-E-3,4-дидегидроретиналя методом ВЭЖХ. Колонка:

IBM Instruments Silica (7 мкм, 4.6х250 мм); система растворителей - 8% диэтилового эфира в гексане; длина волны детектирования - 370 нм;

скорость потока - 1 мл/мин.

Литература 1. Варга М. Синтез и изучение свойств модифицированных ретиналей.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Москва, МИТХТ, 1987.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ПОЛЯРОННЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В

МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКОЙ ГЕТЕРОСИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ

МОЛЕКУЛ ФТАЛОЦИАНИНА

Белогорохов И.А., Котова М.С., Дронов М.А., Иваньшина О.Ю., Государственный Научно-Исследовательский и Проектный Институт Редкометаллической Промышленности («ГИРЕДМЕТ»), Москва, Россия, Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Институт Общей Физики РАН, Москва, Россия Введение Органические полупроводниковые соединения являются в настоящее время самым перспективным материалом для технологических требований современной микроэлектроники. Обладая прочной углеродной основой, дополненной двойными связями с развитой системой -электронов, органические материалы обладают низкой стоимостью и высокой скоростью производства и обработки [1,2], относительно малым весом, а также их химическая структура имеет стопроцентную совместимость с биологическими клетками [3]. Важным преимуществом органических полупроводников перед неорганическими является также широкая доступность материала: органические полупроводники можно наносить из раствора, методом центрифугирования (spin coating) [4] или струйной печати [5]. Указанные преимущества делают органические полупроводники значительно дешевле в практическом применении, в отличие от неорганических веществ, для создания структур, на основе которых чаще всего необходимы высокие температуры и ультрачистые высоковакуумные камеры [6-8]. Однако органические полупроводники могут проявлять режимы нестабильной работы, что может быть связано с прямым воздействием газовой атмосферы [9-11], неправильным подбором толщины тонкоплёночных слоёв, составляющих основу МДП-структур [12-15].

Указанная особенность значительно снижает спектр технологических задач, в которых органические материалы могут найти применение в качестве электрооптических или мультиферроидных IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

элементов.

В связи с этим как один из вариантов стабилизации транспортных свойств органических систем в данной работе рассматриваются сложные гетеросистемы, состоящие из органических полупроводников и полимерных молекул.

Экспериментальная часть Для создания исследуемых образцов использовались молекулы таких соединений как безметальные монофталоцианины и монофталоцианины меди [16], [2-метокси-5-(2'-этилгексилокси)-1,4-фенилен-винилена] MEH-PPV. Для придачи дополнительного объёма и прочности в состав матрицы добавлялись молекулы полистирола. Использование полимерных молекул для производства исследуемых гетеросистем необходимо виду того, что данный класс органических материалов может значительно улучшить ряд механических свойств исследуемых систем. Специфическим свойством полимеров, наиболее важным для физики, является высокоэластичность – способность блочного полимера испытывать большие упругие деформации, достигающие сотен процентов при малом модуле упругости.

Измерение электропроводности органических структур осуществлялось двухзондовым методом. Контакты наносились серебряной пастой. Проведенные контрольные измерения значений сопротивления для разной геометрии расположения контактов показали, что сопротивление контактов существенно ниже сопротивления образцов и не влияет на измеряемые значения. Сила тока измерялись пикоамперметром “Keithley-6487”. Вольт-амперные характеристики исследуемых систем оставались линейными во всем исследованном температурном диапазоне. Измерение электропроводности органических структур осуществлялось двухзондовым методом.

Контакты к образцам наносились серебряной пастой. Проведенные контрольные измерения значений сопротивления для разной геометрии расположения контактов показали, что сопротивление контактов существенно ниже сопротивления образцов и не влияет на измеряемые значения. Вольт-амперные характеристики исследуемых структур имели линейный вид. Проводимость на переменном сигнале измерялась в области частот f=5Гц100МГц с помощью импеданс-анализатора HP 4192A.

Результаты и выводы Результаты исследований также позволили установить, что генерация носителей заряда в исследуемом материале происходит согласно активационному механизму. Полученные результаты показали, IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

что экспериментальная кривая проводимости на постоянном токе от обратной температуры имеет нелинейную зависимость. Сравнение с литературными данными и результаты моделирования показали, что экспериментальные данные хорошо могут быть описаны соотношением для поляронного транспорта.

Частотные зависимости импеданса позволили установить, что при частотах, больших 104Гц годограф принимает вид прямой линии, что свидетельствует о формировании обедненных носителями заряда слоев на границе сред с различной проводимостью.

Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента Российской Федерации (контракт № МК-4663.2012.2) и РФФИ (грант № 12-02-31774).

Литература 1. Missing link' memristor created, R. C. Johnson. E.E. Times, 6, 16 (2010).

2. Organic Semiconductor For Low-Cost Solar Cells, C. Goh, M.D. McGehee.

The Bridge. Linking Engineering and Society, 35, 33 (2005).

3. Ю. Альтман, “Военные Нанотехнологии. Возможности применения и превентивного контроля вооружений”, М., Техносфера, 2008.

4. G. A. Luurtsema, “SPIN COATING FOR RECTANGULAR SUBSTRATES”, The Department of electrical engineering and computer sciences university of California, Berkeley, 1997.

5. Direct inkjet printing of silver electrodes on organic semiconductors for thin-film transistors with top contact geometry, Y. Noguchi, T. Sekitani, T.

Yokota, T. Someya. Applied Physics Letters, 93, 043303 (2008).

6. Visible luminescence of staln-etched. germanlum D. Dimona-Malinovska, N. Tzenov, M. Tzolov. Bulgarian Journal of Physics, 21, 80 (1994).

7. Erbium incorporation in plasma-deposited amorphous silicon, E. I.

Terukov, O. I. Konkov, V. Kh. Kudoyarova, K. V. Koughia, G. Weiser, H.

Kuhne, J. P. Kleider, C. Longeaud, R. Bruggemann. Journal of Non-Crystalline Solids, 266±269, 614 (2000).

8. Особенности температурной зависимости фотолюминесценции сверхрешеток квантовых точек CdTe/ZnTe, В. С. Багаев, Е. Е.

Онищенко. Физика твёрдого тела, 47, 168 (2005).

9. Ray, Asim. Organic Materials for Chemical Sensing, Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, Springer-Verlag US, 2007, p. 10. Metal-Organic Framework Materials as Chemical Sensors, L. E. Kreno, K.

Leong, O. K. Farha, M. Allendorf, R. P. Van Duyne, and J. T. Hupp. Chem.

Rev, 10, A (2012).

11. Microwave photoconductivity, photovoltaic properties and architecture IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

of a polymer semiconductor nanocrystal composite, J.S. Salafsky, H. Kerp, R.E.I. Schropp. Synthetic metals, 102, 1256 (1999) 12. The influence of polystyrene and polyvinylpyrrolidone nanofiber on the intensity of photoluminescence of fluorescent whitening agents, S. Wang, Q. Yang, J. Bai, J. Du, Y. Li. Journal of Applied Polymer Science, 107, 13. Photoluminescence of MEH-PPV/PS Blends, A. Marletta, V. Goncalves, and Debora T. Balogh. Brazilian Journal of Physics, 34, 697 (2004).

14. On pre-breakdown phenomena in insulators and electronic semi-conductors, J. Frenkel. Phys. Rev., 54, 647 (1938).

15. Thin Films of Ruthenium Phthalocyanine Complexes, T. Rawling, C. E.

Austin, D. Hare, P. A. Doble, H. M. Zareie, and A. M. McDonagh. Nano Res., 2, 678 (2009).

16. Langmuir-Blodgett Mixed Films of Titanyl(IV) Pthalocyanine and Arachidic Acid. Molecular Orientation and Film Structure, T. D. Cano and R. Aroca, Langmuir, 19, 3747-3751 (2003).

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ФТАЛОЦИАНИНОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Белогорохов И.А., Котова М.С., Дронов М.А., Иваньшина О.Ю., Государственный Научно-Исследовательский и Проектный Институт Редкометаллической Промышленности («ГИРЕДМЕТ»), Москва, Россия, Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Институт Общей Физики РАН, Москва, Россия Введение Сейчас одним из направлений развития оптоэлектроники является разработка устройств с использованием органических материалов.

Новые устройства могут стать более лёгкими в производстве, более дешёвыми, гибкими. Органические материалы могут сами служить источниками света, что даёт возможность создания гибких, компактных экранов. Использование органических полупроводников привлекательно не только в силу дешевизны изготовления и гибкости устройств, но также и в силу особенных физических свойств органических полупроводников: возможен высокий коэффициент поглощения в видимом диапазоне излучения, что позволяет производить тонкие эффективные фотоэлементы. Наиболее успешными устройствами, в которых применяются органические материалы, на данный момент являются дисплеи на органических светодиодах (OLED- Organic LightEmitting Diode). Одной из основных проблем в дальнейшем использовании органических материалов является их нестабильность.

Между тем среди органических полупроводников можно выделить особый класс полупроводниковых материалов – фталоцианинов [1-3], отличающихся своей высокой стабильностью по сравнению с большинством органических полупроводниками.Поэтому объектом исследования в данной работе являются органические комплексы фталоцанины, обладающие полупроводниковыми свойствами [4]. Эти соединения привлекают внимание по многим параметрам: они химически инертны и термически устойчивы, образуют тонкие поликристаллические или аморфные пленки (технологичны).

Фталоцанины легко кристаллизуются и сублимируются, что позволяет IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

получать материалы с очень высокой степенью очистки, которая недостижима для других органических полупроводников. Оптические свойства: сопряжённая пи-система, имеющая в своём составе электронов образует области поглощения в видимом диапазоне с длинами волн примерно 400 и 700 нм [4].В настоящее время известно множество различных фталоцианиновых комплексов, разнообразие которых определяется возможностью образования соединений практически всех элементов периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, начиная с подгруппы IА и кончая подгруппой VБ с фталоцианиновым кольцом. При этом, меняя атом металла, можно изменять длины волн оптического поглощения в широком диапазоне, от 350 до 1500нм [4].

Данная работа посвящена исследованию основных физических свойств фталоцианиновых полупроводников методами квантовой химии.

Методика эксперимента Для всех структур, исследованных в работе (молекулярных комплексов типа моно-, нафтало- и субфталоцианин) были получены координатные представления в виде Z-матриц - оптимального алгоритма параметризации молекулы, используемого в квантовой химии для описания органических соединений. Для оптимизации геометрии выбрались полуэмпирические методы, поскольку они имеют несколько преимуществ - вводятся приближения, при помощи которых сокращается общее количество двух электронных интегралов; некоторые двух электронные интегралы, а также одноэлектронные интегралы и интегралы перекрывания не рассчитывают, а оценивают, опираясь на экспериментальные данные. В качестве основных методов расчета использовались методы Функционала Плотности и метод Хатри-Фока.

Результаты и выводы Сравнивая результаты расчетов для четырёх типов молекул фталоцианинов, полученные в ходе работы, можно заметить что при добавлении атомов хлора в качестве противоиона, компенсирующего заряд -электронов, величина дипольного момента повышается по сравнению с безметальным фталоцианиновым кольцом, к которому присоединили 4 дополнительные бензольные группы с 16-ю дополнительными -электронами. Объяснить различие можно в большей электротрицательности атомов хлора, т.е. на них концентрируется значительное количество «отрицательного» заряда, при этом электронная плотность молекулы перераспределяется, и происходит существенная переполяризация фталоцианина. При добавлении дополнительных бензольных групп происходит увеличение размеров IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

системы и усложнение -электронной подсистемы. Но в этом случае распределение электронной плотности происходит равномерно по всей молекуле, и ярко выраженной переполяризации не наблюдается. Самым интересным результатом расчетов является увеличение дипольного момента субфталоцианинового комплекса при удалении атома комплексообразователя. Здесь следует отметить то обстоятельство, что молекула безметального субфталоцианина еще не была синтезирована и вопрос о создании указанного комплекса как раз сводится к вопросу минимизации свободной энергии системы при построении замкнутого комплекса из трех изоиндольных групп. Полученные для всех 4-х типов структур численные значения компонентов тензоров мультипольных моментов высоких порядков могут быть использованы для решения вопросов, связанных с проводимостью фталоцианиновых полупроводников и её анизотропией. По оценкам полученных результатов можно сказать, что фталоцианиновые полупроводники, содержащие в составе молекул лиганд и комплексообразователь, будут показывать лучшие транспортные свойства, чем безметальные аналоги, однако вопрос о транспортных свойствах таких комплексов как субфталоцианин и супрафталоцианин остаются открытыми, поскольку получить широкий набор подобных соединений с различной структурой и строением современным химикам не удалось. Проведенные расчеты показали, что при изменении симметрии молекулы и уменьшении площади фталоцианинового кольца возможно увеличение дипольного момента молекулы, что позволит получить более проводящий и более перспективный материал для органоэлектроники.

Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента Российской Федерации (контракт № МК-4663.2012.2) и РФФИ (грант № 12-02-31774).

Литература 1. Фотолюминесценция полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных фталоцианинов эрбия, И.А. Белогорохов, Ю.В.

Рябчиков, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, Л.Г. Томилова, Д.Р. Хохлов,, ФТП, 42, 327 (2008).

сформированных на поверхности кремния ансамблях полупроводниковых комплексов бутилзамещенного трифталоцианина, содержащих атомы эрбия, И.А. Белогорохов, М.Н. Мартышов, Е.В.

Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, П.А. Форш, Л.Г. Томилова, Д.Р.

Хохлов. Известия ВУЗов. Материалы Электронной Техники, 1, IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

(2008).

3. Оптические и электрические свойства полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных фталоцианинов, содержащих ионы эрбия, И.А. Белогорохов, М.Н. Мартышов, А.С. Гаврилюк, М.А. Дронов, Е.В.

Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, Ю.В. Рябчиков, П.А. Форш, А.В. Зотеев, Л.Г. Томилова, Д.Р. Хохлов. Известия ВУЗов. Материалы Электронной Техники, 3, 23 (2008).

4. И. Белогорохов. «Оптические и электрические свойства фталоцианиновых полупроводников. Структуры на основе молекулярных комплексов фталоцианинов, содержащих ионы лантанидов в качестве комплексообразователя», LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&Co. KG 2010, 140.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА НА

УРОВЕНЬ ГЕМОГЛОБИНА В КРОВИ ПРИ РАЗВИТИИ

ГЕМОЛИТИЧЕСКОЙ АНЕМИИ

Богословская О.А., Рахметова А.А., Ольховская И.П., Глущенко Н.Н.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических проблем химической физики РАН им. В.Л.Тальрозе, Известно, что препараты железа широко применяются в медицине для профилактики и лечения железодефицитной анемии: солевые, полисахаридные комплексные соединения железа и т.д. Несмотря на существующее многообразие препаратов, продолжается поиск лекарств, отвечающих определённым параметрам: эффективность, безопасность, биодоступность, стоимость.

Одним из перспективных направлений создания новых лекарственных средств является использование наноматериалов в составе лекарственных средств. Установлено, что наноразмерные частицы металлов могут вызывать биологический ответ, отличный от действия традиционной ионной формы элемента. В связи с этим, целью нашей работы было изучение влияния наночастиц (НЧ) железа на развитие гемолитической анемии.

Исследование проводили на мышах линии SHK, весом 18-20 грамм.

Для развития гемолитической анемии опытным животным внутрибрюшинно вводили 0,5 мл суспензии, содержащей фенилгидразина гидрохлорид (ФГ) в концетрации 150 мг/кг. Через суток после введения ФГ, у животных отбирали кровь и определяли количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови.

Определение количества эритроцитов проводили в камере Горяева [2].

Определение гемоглобина в крови проводили гемихромным методом [2].

Наночастицы железа, использовавшиеся в работе, были получены методом высокотемпературной конденсации, разработанным М.Я. Геном в ИХФ РАН им. Н.Н. Семенова, на установке Миген-3 [1].

Для изучения влияния наночастиц железа на развитие гемолитической анемии, суспензию НЧ железа вводили за 3 суток до введения ФГ. Для приготовления суспензии, точную навеску наночастиц железа помешали в дистиллированную воду и диспергировали на IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ультразвуковом диспергаторе УЗДН-2Т в режиме 0.5 А, 44 кГц при охлаждении по следующей схеме: 30 сек. диспергирования – 1 мин.

охлаждения (3 цикла).

Проведенные исследования показали, что введение ФГ приводит к развитию гемолитической анемии: уменьшению количества эритроцитов за счет их разрушения и снижению общего уровня гемоглобина.

Мы определили уровень гемоглобина в крови животных через 7 суток после введения ФГ в дозе 150 мг/кг и при профилактическом введении НЧ железа. Показано, что в крови животных, которым были введены НЧ железа за 3 суток до введения ФГ, происходит достоверное повышение содержания гемоглобина по сравнению с кровью животных с гемолитической анемией, при этом, наблюдается увеличение количества эритроцитов и уменьшение числа разрушенных эритроцитов.

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования НЧ железа при профилактической терапии гемолитической анемии.

Литература 1. Жигач А.Н., Леипунскии И.О., Кусков М.Л. и др., Приборы и техника эксперимента, 6: 122 (2000).

2. Клиническая лабораторная аналитика, Частные аналитические технологии в клинической лаборатории, М.: Изд-во Лабинформ РАМЛД : 352) (1999).

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЕСТИБУЛЯРНОГО НИСТАГМА

Боков Т.Ю., Сучалкина А.Ф., Якушева Е.В., Якушев А.Г.

МГУ имени М.В. Ломоносова, ОАО ВымпелКом Введение Нистагм представляет собой серию непроизвольных ритмичных содружественных движений глаз, состоящих из двух фаз: медленного отклонения глаза в одном направлении и сменяющего его быстрого возвратного скачка. Вестибулярный нистагм может быть вызван ускоренным движением, тепловой стимуляцией полукружных каналов, электрической стимуляцией вестибулярного нерва, механическим воздействием на перепончатый лабиринт, а в некоторых случаях его появление может быть связано с центральной или периферической вестибулярной патологией [1].

В зависимости от сочетания действующих стимулов выделяют несколько видов вестибулярного нистагма, отличающихся комбинациями шейной или оптической стимуляции [2]. Одна из классификаций видов нистагма приведена в таблице на рис. 1.

Ситуации, в которых наблюдается вестибулярный нистагм, часто сопровождаются возникновением сенсорного конфликта.

Характеристика сенсорных конфликтов в условиях движения предложена А.Ф. Сучалкиной [3].

Обследование Изучение нистагма проводилось на базе детской психоневрологической больницы № 18 г. Москвы. Аппаратная часть включала в себя:

1. электровращательное кресло RS-6 компании “Servomed”, Швеция;

2. систему “Окулостим”, состоящую из электронистагмографа и программного обеспечения (программы “Нистагм”) производства НПФ “Статокин”, Россия;

3. датчик угловой скорости головы;

4. светодиодный экран на основе модуля Ke-USB24R фирмы Kernelchip для проведения калибровки и моделирования саккад;

5. штору для создания однородной оптокинетической стимуляции при вращении головы.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

На данной аппаратной базе исследовались ОВЦН, ОВН, ВЦН и ВН.

Движения головы во всех случаях носили синусоидальный характер, их амплитуда равнялась 60°, а период – 8 секундам. Испытуемому дается задание на протяжении всех тестов смотреть прямо перед собой, не отслеживая какую-то конкретную цель. Регистрация движений глаз проводилась с помощью электронистагмографа. При помощи программы “Нистагм” были получены записи трех параметров: абсолютного времени t, абсолютной угловой скорости головы h и относительного угла поворота глаза.

Обработка результатов обследования Для анализа нистагменных циклов было взято по 20 фрагментов записей ОВЦН и ВН длительностью от 30 до 60 секунд. Для каждого типа нистагма были посчитаны значения шести параметров – модуля угловой скорости глаза в момент окончания медленной фазы e, модулей амплитуд поворота головы и глаза на протяжении медленной фазы Ah и A e, длительностей медленной и быстрой фаз T S и T F и величины, условно названной “удельной работой мышц глаза” и вычисляемой по формуле на рис. 2.

Медленные фазы были разделены на две группы: 1) те, во время которых абсолютная угловая скорость головы h не меняет знака, и 2) те, во время которых h меняет знак.

При помощи рангового критерия Спирмена была проведена проверка распределения параметров на независимость, которая показала, что независимыми можно считать параметры |A e |,T S и. Для этих параметров была проведена проверка на нормальность критерием Пирсона, которая показала, что на уровнях значимости, превосходящих 0,005, можно принять гипотезу о нормальности распределений только параметра Ae в случае ОВЦН.

Приемы моделирования параметров нистагма Для моделирования параметра |Ae| в случае ОВЦН использовался метод Бокса-Мюллера [4], позволяющий преобразовать равномерно распределенные на полуинтервале (0;1] величины и r в независимые нормально распределенные величины z 0 и z 1 с математическим ожиданием 0 и дисперсией 1 по формулам на рис. 3. Преобразование z0 в нормально распределенную величину с математическим ожиданием и дисперсией 2 осуществляется по формуле =+z0.

Для моделирования параметров, имеющих распределения, отличные от нормального, использовался метод обратного преобразования [5], применяемый для получения случайной величины с заданной функцией распределения из равномерно распределенной величины.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Приемы моделирования нистагменного цикла Относительный угол поворота глаза S () моделируется квадратичным законом S() = S(0)+a2+b, где – время, прошедшее с начала медленной фазы (в дальнейшем также будет использоваться это время), а коэффициенты a и b определяются в зависимости от типа фазы:

1. в случае первого вида - по формулам на рис. 4, 2. в случае второго вида - по формулам на рис. 5.

Для моделирования быстрой фазы были приняты два предположения из [6]:

1. максимальная относительная угловая скорость глаза достигается в середине саккады;

2. концы быстрых фаз лежат на графике абсолютной угловой скорости головы, умноженной на размерный коэффициент усиления; в случае ОВЦН и ВЦН этот коэффициент равен 0,4 с, а в случае ОВН и ВН – 0, Исходя из этих двух предположений и T F, можно найти значение относительного угла поворота глаза в конце быстрой фазы F(TS+TF).

Определим величину AF = F(TS+TF) - F(TS), равную амплитуде быстрой фазы.

Быстрая фаза моделируется как вращение глаза в сторону, противоположную направлению предыдущей медленной фазы, описываемое законом () = S(TS) - AF/2·(cos((-TS)/TF) - 1).

Алгоритм моделирования 1. В начале очередной медленной фазы по известному закону распределения генерируется значение параметра TS и определяется вид медленной фазы.

2. Если медленная фаза первого вида, то по известным законам распределения генерируются значения параметров и |A e |, если второго – то генерируется значение параметра |Ae| и определяется момент времени T0, когда абсолютная угловая скорость головы h обращается в ноль.

3. В зависимости от вида фазы по соответствующим формулам вычисляются коэффициенты a и b, и медленная фаза моделируется законом S() = S(0)+a2+b.

4. По известному закону распределения генерируется значение параметра TF.

5. Рассчитывается значение AF, и быстрая фаза моделируется законом IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

F() = S(TS) - AF/2·(cos((-TS)/TF) - 1).

p style="line-height: normal; margin: 0px;text-indent: 20px "> Моделирование одного цикла “медленная фаза – быстрая фаза” завершено, и мы можем продолжить этот процесс до окончания данных во входном файле.

Экспериментальное и модельное распределение частот в случае ОВЦН показаны на рис. 6.

Для сравнения параметров экспериментальных записей с параметрами построенной модели были выполнены следующие действия:

1. по начальным данным каждой из 20 записей каждого вида были построены модельные реализации;

2. собрана статистика параметров модельных реализаций;

экспериментальных данных был применен критерий Пирсона, уровень значимости был принят равным 0,005.

Результаты проверки приведены в таблице на рис. 7. Из неё видно, что для всех параметров критический уровень превосходит выбранный уровень значимости 0,005, следовательно, модель приближает реальный процесс нистагма с достаточной степенью достоверности.

Заключение На основе обработки данных экспериментальных записей нистагменных циклов создана статистическая модель нистагма. Были сгенерированы две серии модельных записей, которые при помощи критерия Пирсона были сравнены с двумя сериями экспериментальных записей. Во всех случаях критическое значение уровня значимости критерия Пирсона превосходит установленный нами уровень значимости, и на основе этого можно сделать вывод, что данная модель с достаточно хорошей точностью приближает реальный процесс нистагма в случаях ОВЦН и ВН.

Благодарности Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-01-00839.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 1. Характеристика видов нистагма по сенсорным входам Рис. 2. Определение параметра Рис. 3. Формулы для коэффициентов медленной фазы 2 вида Рис. 4. Преобразование Бокса-Мюллера Рис. 5. Формулы для коэффициентов медленной фазы 1 вида IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 6. Экспериментальные (левые столбцы) и модельные (правые столбцы) распределения в случае ОВЦН: а) |Ae|, б) Ts, в) IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Рис. 7. Критические значения уровня значимости критерия Пирсона Литература 1. Орлов И.В. Вестибулярная функция. – С.-Пб.: Наука, 1998. – 248 с.

2. Левашов М.М. Нистагмометрия в оценке состояния вестибулярной функции // Проблемы космической биологии. Л.: Наука, 1984. – Т.

50. – С. 221-222.

3. Якушев А.Г., Штефанова О.Ю, Сучалкина А.Ф., Каспранская Г.Р.

“Математическое моделирование нистагма как механизма стабилизации взора при движении”. Известия Института инженерной физики, 2009. – № 14 – С. 25 – 29.

4. Box G.E.P., Muller M.E. A note on the generation of random normal deviates, The Annals of Mathematical Statistics. – 1958. – Vol. 29, №2. – P.

610–611.

5. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. – СПб: Наука, 2001. – 295 с.

6. Штефанова О.Ю. Математическое моделирование и оценка качества системы зрительной ориентации в горизонтальной плоскости: Дис. … канд. физ.-мат. наук. – М.: МГУ, 2011. – 179 с.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ВЛИЯНИЕ НАНОПРЕПАРАТОВ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ НА

РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ВИДОВ РОДА LONICERA L.

Браилко В.А., Губанова Т.Б., Кузьмина Т.Н.

Никитский ботанический сад – Национальный научный центр, АР Крым, Введение Темпы современного производства продукции для озеленения требуют использования биологически активных веществ, стимулирующих ростовые процессы. Однако такие вещества часто обладают рядом побочных эффектов, оказываясь высокотоксическими, что приводит к нарушению процессов метаболизма у растений, возникновение у них окислительного стресса, повреждений и их гибели [1], а также оказывают неблагоприятное воздействие на компоненты экосистемы. В связи с этим особый интерес представляет изучение механизмов адаптации растений к стрессовым факторам и веществ, способных снизить уровень негативного влияния на живые системы [2].

Большим потенциалом в решении данных вопросов обладают наночастицы [3,4]. Известно, что наночастицы диоксида церия (СеO2) (НДЦ) способны перехватывать реакционные кислородные соединения, что снижает вероятность окислительного стресса и делает данный препарат высокоэффективным неорганическим антиоксидантом [5], повышающим жизнеспособность и продолжительность жизни растений [2]. Следует отметить, что исследования механизмов влияния нанопрепаратов на живой организм, в основном проводились на животных [2,5], что же касается растительных организмов, то информация такого плана весьма отрывочна. Ранее нами было установлено, что растворы НДЦ оказывают положительное влияние на морозо- и засухоустойчивость некоторых видов рода Lonicera, однако это влияние видоспецифично [6]. Учитывая, что формирование полноценной корневой системы во многом определяет жизнеспособность растения и устойчивость его к стрессовым факторам, а данные митотической активности тканей позволяют сделать заключение о характере влияния токсических веществ на организм [7], цель нашей работы была определена как изучение зависимости концентрации НДЦ на способность к ризогенезу и интенсивность деления клеток IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

меристематической ткани корня у некоторых видов жимолости в контролируемых условиях.

Объекты и методы В качестве объектов исследования были использованы виды рода Lonicera (2n = 18), произрастающие в арборетуме Никитского ботанического сада: Lonicera caprifolium L., L. japonica Thunb.и L. pileata Oliv. Срезанные одревесневшие черенки (12-15 см) были установлены для прорастания в растворы НДЦ на 30 дней. В качестве контроля рассматривались корни, выращенные в дистиллированной воде (вариант№1). Концентрация опытных растворов: 1г/л (вариант №2), 0,5г/л(вариант №3) и 0,25 г/л(вариант №4) (19%CeO2 81% мальтодекстрин). Биометрические показатели корней были измерены на 30-е сутки опыта с точностью до 0,01 мм. Для определения митотической активности готовили временные препараты кончиков корней с зоной деления. Для этого после проращивания черенков в контрольных и экспериментальных растворах, корни тщательно промывали в дистиллированной воде и фиксировали в уксусном алкоголе (3:1) в течение 6 часов. Материал хранили в 70%-ном растворе спирта.

Для окраски объектов использовали 1% ацетоорсеин. Анализ цитологических препаратов проводили с помощью микроскопа AxioScope A.1 (Zeiss) методом светлого поля. Микрофотографии выполнены с помощью цифровой фотокамеры Olympus SP-350. В каждом варианте проанализированы по 5 препаратов в 10 полях зрения, что общей сложности составило не менее 500 клеток для каждого варианта. В ходе анализа препаратов определяли количество клеток, находящихся на различных фазах митоза и общее количество клеток в поле зрения.

Митотический индекс (МI) вычисляли как соотношение делящихся клеток к общему числу клеток в поле зрения, выраженное в процентах [3]. Значения выражены как среднее ± ошибка среднего. Достоверность различий между вариантами оценивали с помощью t-критерия Стьюдента на 5%-ном уровне значимости, обеспечивающем 95%-ную доверительную вероятность.

Результаты и обсуждение В результате опыта были определены параметры корневого прироста при обработке опытными растворами НДЦ. Отмечена тенденция к уменьшению длины корней, а также увеличению их диаметра и количества на один побег в опытных вариантах (табл. 1). Изменение длины корней в данном исследовании можно считать показателем токсического эффекта воздействующего фактора. Однако увеличения их количества на черенке и толщины может свидетельствовать о большей IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

площади для всасывания питательного раствора.

За время проведения опыта терминальные почки на всех черенках жимолости вышли из состояния покоя, и наблюдался рост молодых побегов. Прирост этих вегетативных органов также больше в контрольных вариантах по сравнению с опытными (табл.1). По параметрам наибольшей ростовой активности среди объектов исследований можно выделить L. pileata (вечнозеленая стелющийся жимолость).

Таблица 1. Макропараметры роста вегетативных органов жимолости в растворах НДЦ Lonicera Lonicera caprifolium Примечание: * - наличие достоверной разницы опытных и контрольных вариантов при уровне значимости P=0,05; “-“ указывает на отсутствие процессов ризогенеза у исследуемых растений.

Анализ цитологических препаратов зоны деления корней, обработанных растворами НДЦ, показал, что деление клеток проходит без существенных аномалий (рис. 1). Однако, преобладание клеток, IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

находящихся в профазе и метафазе затрудняет проведение ана-телофазного анализа, необходимого для заключения о токсичности действия НДЦ. Установлено, что только у L. caprifolium при концентрации раствора 0,25 г/л митотический индекс, составляющий 17,81±2,11%, незначительно превышает показатель контрольного варианта (16,99 ± 8,98). У других видов рода Lonicera растворы НДЦ в концентрации от 1 до 0,25 г/л (19%CeO2 81%мальтодекстрин) снижают интенсивность деления клеток меристемы корня, что позволяет сделать заключение об угнетающем действие НДЦ на ростовые процессы корней (табл. 2).

Таблица 2. Митотический индекс (МI, %) корневой меристемы жимолости при обработке растворами с различной концентрацией НДЦ Вид Вариант проанализированных Профаза Метафаза Анафаза Телофаза Всего L. japonica caprifolium Примечание: * - наличие достоверной разницы опытных и контрольных вариантов при уровне значимости Р=0, IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Вывод Благодаря анализу макропараметров роста побегов и корней черенков некоторых видов жимолости и интенсивности деления клеток меристемы корня определена концентрационная зависимость действия растворов НДЦ: с уменьшением концентрации раствора НДЦ наблюдается повышение активности ростовых процессов, выражающихся в увеличении митотического индекса. Это позволит предположить, что для получения положительного эффекта снижения токсичности необходимо использовать НДЦ в микроконцентрациях, не превышающих 0,25г/л (19%CeO2 81% мальтодекстрин). Также можно отметить, что благодаря параметрам роста растительных организмов, на примере видов рода Lonicera можно судить о физиологической роли НДЦ. Полученные данные позволяют обоснованно предположить, что растворы НДЦ могут способствовать активизации адаптивных механизмов растений, например, за счет увеличения поглощающей поверхности корней.

Рис.1 Деление клеток корневой меристемы L. caprifolium IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

вариант №4 а IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Литература 1. Иванов Б.В. Клеточные основы роста растений / Б.В. Иванов. М.:

Наука, 1974. 223с.

2. Жолобак Н.М. Цитотоксичность водних золей наночастиц CeO2, стабилизированных низкомолекулярной полиакриловой кислотой / Н.М. Жолобак, А.Б.Щербаков, И.К. Иванов, З.М. Олевинская, А.В.

Усатенко, Н.Я.Спивак // Біологічні системи. Науковий вісник Чернівецького університету. Том 2, випуск 1. – 2010. – с.7 – 11.

3. Klancnik K. Use of a modied Allium test with nanoTiO2/ K. Klancnik, D.

Drobne, J. Valant, J. Dolenc Koc // Ecotoxicology and Environmental Safety.

— Elsevier B.V., 2010.

4. Babu K. Effect of Nano-Silver on Cell Division and Mitotic Chromosomes:

A Prefatory Siren / K. Babu, M. Deepa, S.G. Shankar, S. Rai // The Internet Journal of Nanotechnology. – 2008. – Volume 2. Number 2. DOI:

10.5580/10eb.

5. Иванов В.К. Структурно-чувствительные свойства и биомедицинское применение нанодисперсного диоксида церия / В.К.Иванов, А.Б.Щербаков, А.В.Усатенко // Успехи химии. –2009. – 78,№.9. – с. 924 Браилко В.А. Влияние наночастиц диоксида церия на устойчивость к абиотическим стрессорам видов рода Lonicera L. при интродукции на Южный берег Крыма / В.А.Браилко // Матеріали ХІІ конференції молодих вчених «Наукові, прикладні та освітні аспекти фізіології, генетики, біотехнології рослин і мікроорганізмів. – К. – 2012. – С.28 – 7. Fiskesj, Geirid. The Allium test as a standard in environmental monitoring / G. Fiskesjo. – Hereditas. – 1985, V. 102 – №108. – рр. 99-102.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ

ХИМИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

Широкое использование инновационных технологий в образовании – требование времени. Современные студенты являются представителями нового так называемого «сетевого» поколения молодежи, которое владеет компьютером и легко ориентируется в сети Интернет.

Большинство молодых людей имеют разные компьютерные и цифровые устройства, пользуются современными средствами коммуникаций (мобильный телефон, Интернет, чат, форумы, блоги и т.д.); участвуют в виртуальных сообществах и командах, используя для этого «альтернативные» личность и имя взамен своего реального имени и своих реальных характеристик. Все это накладывает отпечаток на особенности личности, ее свойства и познавательные качества. Так, по некоторым данным, молодые люди быстро и адекватно воспринимают визуальную информацию, тяготеют к визуальной коммуникации. В частности, из-за увлечения компьютерными играми имеют отличное визуально-пространственное и виртуально-реальное восприятие, развитое внимание, могут быстро переключаться с одного задания на другое и не обращать внимания на то, что им не интересно.

Все эти особенности нельзя не учитывать в образовательном процессе. Изучение химических дисциплин представляет определенные трудности, так как зачастую требует абстрактного мышления. Это тем более важно при формировании химических знаний и навыков у студентов средних специальных учебных заведений, у которых в силу возрастных особенностей абстрактное мышление развито недостаточно.

Современные технологии, и особенно Интернет ориентированные педагогические технологии в этом плане не только дополняют классические технологии, но и с успехом заменяют их, способствуя эффективному усвоению новой информации.

По данным некоторых исследований наиболее популярными у студентов являются медиа-технологии; использование поисковых систем в Интернете и ссылок (линков) к образовательным Интернет-ресурсам;

графика, рисунки, картинки, фотографии; аудио и видео; технологии IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

записи изображений с экрана компьютера; образовательные аудиокассеты и видеокассеты, телевизионные курсы и образовательные телепрограммы.

Современным молодым людям свойственна ориентация на достижение конкретной цели и знание того, сколько потребуется усилий, чтобы достичь этой цели. Они предпочитают чёткую структуру, могут быстро ответить на вопрос или быстро организовать поиск ответа в Интернете и ждут таких же быстрых ответов на свои вопросы. Сетевое поколение чувствует себя более комфортно в среде, богатой образами, а не текстами. Исследования показывают, что студенты сетевого поколения отказываются читать большие объёмы текста. Имея навыки работы с электронными устройствами и новыми средствами коммуникаций, студенты предъявляют повышенные требования к технологической стороне обучения.

Курсы химии предоставляют для этого большие возможности. Так в теме курса «Основные химические понятия и законы химии» мы формируем у студентов знания о строении вещества, валентности, химических формулах. Студент должен запомнить формулировки основных законов химии; состав, названия и характерные свойства основных классов неорганических соединений; уметь производить расчеты по химическим формулам и уравнениям реакции, определять типы химических реакций, характеризовать свойства классов неорганических соединений, составлять генетические ряды, образованные классами неорганических соединений. Этот материал может быть представлен как доклад-презентация разными участниками образовательного процесса: преподавателем, приглашенным экспертом, студентом, группой студентов.

Весьма эффективно представлять доклады в условиях Интернет в отсроченном режиме. Для этого докладчик готовит все необходимые материалы (план доклада и конспект, слайды в презентации PowerPoint, раздаточный материал, иллюстрации и т.д., вплоть до видеозаписи) и размещает все это на одном из сайтов Интернет. Студенты получают от преподавателя информацию о том, когда и на каком сайте можно познакомиться с этим докладом. Преимуществом является то, что работа с материалами подобных "докладов" проходит более плодотворно, чем при прослушивании традиционных докладов, когда основным каналом восприятия является аудиальный, что затрудняет усвоение информации современными студентами. При очном обучении докладчик и учебная группа находятся в одном месте, при дистанционном - все присутствующие находятся друг от друга на расстоянии, а сам доклад IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

проводится в виде телеконференции в режиме реального времени.

В теме «Периодический закон и периодическая система Д.И.

Менделеева» формирование знаний закона и таблицы в свете современных представлений о строении атома с помощью новых технологий особенно актуально. Ведь в результате изучения темы студенты должны знать строение атома, заряд ядра, порядковый номер и заряд атома; изотопы стабильные и радиоактивные. Все это и особенно расположение и движение электронов по энергетическим уровням и понятие о s-; р-; d-; f- электронных облаках нельзя объяснить словами, для этого особенно перспективным является видео и особенно, стриминг-видео. Стриминг позволяет реализовывать большие детализированные материалы, все ресурсы которых не помещаются в оперативную память. В памяти находится только «активный» контент.

При работе ненужное содержимое (картинки, текст, видеоролики и т.д.) выгружается, а на его место загружаются данные, которые скоро понадобятся. Эта технология с успехом может быть применена при изучении типов химической связи, химической кинетики и катализа, для иллюстрации технологических процессов при производстве серной и азотной кислот, синтетического аммиака, чугуна и стали, переработки нефти и т.д.

Использование стриминг технологий обуславливает более высокий уровень усвоения учебного материала, так как студенты приобретают больше знаний с использованием мультимедийных образовательных материалов, чем просто читая текст с компьютера или традиционный печатный учебник. Коэффициент усвоения с использованием стримминг-технологий доходит по некоторым данным до 80-85%.

Основные преимущества стримминг-технологий в образовательном процессе с точки зрения студентов заключаются в том, что виртуальные занятия на основе стримминг-медиа поддерживают воображение и креативность и, в результате, позволяют лучше понять и усвоить урок;

не нужны тяжёлые и дорогие учебники; студенты в любой момент могут получить доступ к онлайн-курсу прямо из общежития, дома, библиотеки.

Для преподавателя важно то, что студенты получают навыки работы с новейшими технологиями, в информационный век эти навыки значительно повышают конкурентоспособность; могут выучить именно тот фрагмент материала, которые им нужен в удобное для них время, возможность использования стриминг-технологий в любое время и из любой точки при наличии доступа к сети Интернет.

Среди других современных педагогических технологий в преподавании химии наибольший интерес, на наш взгляд, представляют IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

технологии проблемного, индивидуального, модульного обучения. Они направлены на активный познавательный процесс, работу с разными источниками информации. Именно эти технологии предусматривают широкое использование исследовательских, проблемных методов, применение полученных знаний в совместной или индивидуальной деятельности, развитие не только самостоятельного критического мышления, но и культуры общения, умения выполнять разные социальные роли. Эти технологии наиболее эффективно решают проблемы личностно-ориентированного обучения. Студенты получают реальную возможность в соответствии с индивидуальными задатками достигать определенных результатов в разных областях знаний.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ТКАНЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ ЭКСПРЕССИЯ ОСНОВНЫХ

ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ГЕНОВ В ФОРМИРОВАНИИ

ХРОНИЧЕСКОГО ВОСПАЛЕНИЯ ЖИРОВОЙ ТКАНИ ПРИ

МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ

Василенко М.А., Фаттахов Н.С., Куликов Д.А., Мазунин И.О., Кириенкова Е.В., Затолокин П.А., Литвинова Л.С.

ФГАОУ ВПО «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта», Областная клиническая больница г. Калининграда Введение. Многие заболевания, сопряженные с метаболическими нарушениями, рассматривают под фокусом формирования субклинического хронического воспаления. Воспалительный процесс решающим образом сказывается на метаболической и секреторной функции жировой ткани (ЖТ) и играет ведущую роль в развитии сопровождающих ожирение патологических процессов, таких как МС, СД2 типа, атеросклероз и др. [1]. Несмотря на повышенный интерес исследователей к феномену ВЖТ, сведения о роли адипоцитов ЖТ разной локализации в развитии метаболических нарушений при ожирении практически отсутствует.

Цель. Определить уровни тканеспецифической экспрессии мРНК генов провоспалительных цитокинов TNF-, IL-6 и транскрипционного фактора NF-kb, вовлеченных в регуляцию процессов метаболизма жировой ткани.

Материалы и методы. Исследуемая группа включала в себя пациентов, страдающих метаболическим синдромом (МС) (ИМТ>35 кг/м) (из них 10 женщин и 5 мужчин, средний возраст которых составил лет). Диагноз МС устанавливали согласно критериям Международной федерации диабета (2005). Контрольная группа состояла из 10 лиц жителей г. Калининграда с нормальным ИМТ (от 18, до 24,9 кг/м2) из них 2 мужчин и 8 женщин, средний возраст которых составил - 40,6±8,7 лет. Материалом для исследования служила белая жировая ткань различной локализации (большой сальник, брыжейка, подкожный жир) от 25 пациентов. Взятие жировой ткани осуществляли в ходе выполнения плановых лапароскопических операций в отделении реконструктивной и пластической хирургии областной клинической больницы г. Калининграда с обязательным подписанием IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

информированного согласия на использование биологического материала в эксперименте.

Выделение тотальной РНК из образцов жировой ткани проводили с использованием набора реагентов ExtractRNA («Евроген», Россия).

Обратную транскрипцию образцов тотальной РНК проводили с использованием набора реагентов MMLV RT kit (Евроген, Россия) согласно протоколу производителя. Определение уровней относительной экспрессии генов осуществляли с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени с использованием реагентов qPCRmix-HS SYBR («Евроген», Россия). Протокол амплификации: 5 мин – 95 С; 20 с С; 30 с - 60 С; 60 c 72 С; (х 50). В качестве матрицы использовали 4 мкл полученной кДНК. Концентрация праймеров составляла 900 нМ. В качестве нормировочного гена использовали 2-microglobulin (B2M).

Праймеры, использованные в исследовании:

IL6 for. 5'-cct-tcg-gtc-cag-ttg-cct-tc-3', IL6 rev. 5'- gtg-ggg-cgg-cta-cat-ctt-tg-3';

TNF-for 5'-ccc-tca-acc-tct-tct-ggc-tca-a-3', TNF-rev. 5'-cca-ggt-ttc-gaa-gtg-gtg-gtc-t-3';

NFKB-for. 5'-gtg-gtg-cct-cac-tgc-taa-ct-3', NFKB-rev. 5'-gga-tgc-act-tca-gct-tct-gt-3';

B2M-for. 5'-cac-ccc-cac-tga-aaa-aga-tg-3', B2M-rev. 5'- ata-tta-aaa-agc-aag-caa-gca-gaa-3'.

Статистическая обработка данных ПЦР с детекцией продуктов в режиме реального времени осуществлялась с помощью специализированной программы REST 2009 v. 2.0.12. Основной формулой данного софта, используемой для расчета относительных уровней экспрессии мРНК, является модифицированная формула Пфаффла. Основные алгоритмы программы для статистического анализа изложены в соответствующей работе, посвященной обзору данного приложения [2]. Программа REST с использованием специального рандомизационного теста предназначена для наиболее оптимальной интерпретации данных относительного количественного анализа ПЦР в режиме реального времени. Стоит подчеркнуть, что в случае рандомизационного теста нет необходимости проверять предположения о нормальности распределения выборок или равенстве их дисперсий [3]. Использующаяся в программе математическая модель объединяет в одном расчёте нормирование по референсному гену с количественной оценкой экспрессии исследуемых генов. Различия в уровнях экспрессии между контролем и исследуемой группой были оценены по каждому гену в группах средних значений Cp на IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

статистическую значимость по рандомизации испытаний. Различия считались достоверными при уровне значимости р “Моя семья” > “Я” > “Любимый” > “Фруктовый сад” > “Добрый”. Максимальное содержание витамина выявлено в апельсиновых соках: “Тонус”, “Моя семья”, “Я” и составляет 28,2-49,3мг/100мл сока, минимальное – “Добрый” и “Фруктовый сад” (21,1- 22,9мг/100мл). В свежевыжатом апельсиновом соке содержание аскорбиновой кислоты составило 110,3мг/100мл. В мультифруктовых соках ”Здрайверы”, “Моя семья”, “Я”, “Тонус” выявлено максимальное содержание витамина для данного вида соков, но оказавшееся в IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

1,56-3,18 раза меньше, чем в апельсиновых соках тех же торговых марок и составившее в среднем 18,4мг/100мл сока. В общем виде содержание витамина в мультифруктовых соках выражается зависимостью: “Моя семья” = “Я” = ”Здрайверы” > “Тонус” > “Добрый” > “Фруктовый сад” > “Фруктовый остров”. В апельсиновых соках «Добрый» и «Фруктовый сад»

реальное содержание аскорбиновой кислоты соответствовало заявленному на упаковке, в соке марки «Фруктовый остров» реальное содержание витамина оказалось меньше указанного производителем, а в апельсиновом и мультифруктовом соках “Тонус” реальное содержание витамина оказалось на 147% и 210% соответственно выше, чем заявлено на упаковке. При анализе составляющих компонентов сока выяснилось, что содержание витамина не зависит от фруктового состава сока. Для покрытия суточной потребности в витамине С больше подходят апельсиновые, чем мультифруктовые соки. Для апельсиновых соков с максимальным содержанием витамина суточная потребность (50-100мг) покрывается приемом 200-350 мл сока, а для мультифруктовых – около 500 мл, свежевыжатого апельсинового сока потребуется менее 70 мл.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ВИТАМИНОМ С СТУДЕНТОВ ИВАНОВСКОЙ

ГОСУДАРСТВЕННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ

ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия»

Результаты исследований, проведённых в последнее десятилетие, свидетельствуют о весьма тревожной ситуации, сложившейся в России.

Отмечается крайне недостаточное потребление и всё более нарастающий дефицит витаминов. При этом витаминный дефицит носит сочетанный характер и обнаруживается не только зимой и весной, но и в летне-осенний период [1,2]. Дефицит витаминов отрицательным образом сказывается на здоровье, физическом развитии, заболеваемости, способствует возникновению обменных нарушений, хронических заболеваний, отражается на интеллектуальном развитии и когнитивных способностях. Нарастающий темп жизни и другие неблагоприятные внешние факторы оказывают патогенное воздействие на организм, а в сочетании с дефицитом витаминов любого генеза способны вызывать необратимые процессы в организме [3,4,5]. Поэтому целью нашей работы явилось исследование обеспеченности витамином С студентов Ивановской государственной медицинской академии. Мы поставили следующие задачи: определить суточную и часовую экскрецию витамина С с мочой, оценить резистентность капилляров, определить наличие соматоскопических признаков недостаточности витамина С, провести анализ пищевого рациона и условий жизни студентов. В исследовании, проведённом в ноябре 2012 года, участвовало 32 студента 2 курса в возрасте 17-20 лет, среди них 18 девушек и 14 юношей.

У 46,8% студентов соматоскопические признаки гиповитаминоза отсутствовали вообще, 37,6% отмечали лишь некоторые и 15,6% указали, что им характерны все перечисленные симптомы. Причем, у девушек чаще отмечалась общая слабость и быстрая утомляемость, а у юношей появление петехий и кровоточивость дёсен.

При оценке суточной экскреции витамина С показатели нормы отмечались лишь у 35,7% юношей и 44,4% девушек, у 14,3% юношей и 16,7% девушек показатель превышал нормальные значения, у остальных уровень суточной экскреции составил менее 20 мг/сутки.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

При определении мг-часовой экскреции нормальные показатели отмечались у 44,4% девушек и 50% юношей, недостаточность витамина фиксировалась у 55,6% девушек и 42,9% юношей, при этом у остальных определялась избыточная обеспеченность витамином С.

У 88,9% девушек и всех юношей отмечалась I и II степень резистентности кровеносных капилляров (РКК), свидетельствующая о нормальном обеспечении витамином С. При этом II степень РКК отмечалась для 56,25% студентов, испытывающих гиповитаминоз С хотя бы по одному показателю экскреции.

Несмотря на разницу в числе лиц с биохимически фиксированным гиповитаминозом, определяемым разными методами, степень корреляции была достаточно высокой (0,78 между биохимическими методами и -0,69 и -0,59 в случае сравнения РКК и суточной и мг-часовой экскреции соответственно).

Гиповитаминоз С отмечался у 41,7% студентов – городских жителей и 50% студентов – жителей сельской местности, причём в обеих группах в большей степени страдали от недостатка витамина девушки и юноши, проживающие с родителями, чем те, кто проживает отдельно. Свежие овощи и фрукты в недостаточном количестве присутствовали в рационе у 64,3% юношей и 44,4% девушек. Большинство обследованных девушек (88,9%) и юношей (85,7%) питались овощами, купленными в магазине. У лиц с явно выявленным гиповитаминозом в рационе присутствовали, в основном, картофель, свежая капуста, помидоры и яблоки. Кроме этого, 28,9% студентов с выявленным гиповитаминозом, регулярно употребляли в пищу цитрусовые. У 42,9 % обследованных, в рационе которых присутствовали продукты, содержащие витамин С, гиповитаминоз выявлен не был.

Таким образом, в осенний период достаточно большое число студентов испытывает гиповитаминоз С, внешние свидетельства которого являются маловыраженными. Выявленные соматоскопические признаки могут быть проявлением и иных гиповитаминозов, что даёт основанием предполагать наличие поливитаминной недостаточности.

Проживание в сельской местности, использование в рационе питания собственно выращенных овощей и фруктов, а также регулярное потребление цитрусовых не является гарантией достаточной обеспеченности витамином С.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Литература 1. Завьялова А.Н., Булатова Е.М., Вржесинская О.А., Исаева В.А., Коденцова В.М., Переверзева О.Г., Спиричев В.Б., Ладодо О.Б., Спиричева Т.В. Обеспеченность витаминами и возможности диетической коррекции полигиповитаминоза у школьников Санкт-Петербурга // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. – 2011. с. 35-39.

2. Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология. – Новосибирск, 2005. – С.548.

3. Liu J., Raine A. The effects of childhood malnutrition on externalizing behavior // Current Opinion in Pediatrics. – 2006. – Vol. 18. – P. 565-570.

4. Bengmark S. Impact of nutrition on aging and disease // Current Opinion in clinical nutrition and metabolic care. – 2006. – Vol. 9. – P. 2-7.

5. McNeill G., Avenel A., Campbell M.K. et al. Effect of multimineral supplementation on cognitive function in men and women aged 65 years and over: a randomized controlled trial // Nutr.J. – 2007. – Vol. 2. – P. 6-10.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

РЕКЛАССИФИКАЦИЯ ЭНТЕРОВИРУСОВ СВИНЕЙ ВЫДЕЛЕННЫХ

В УКРАИНЕ НА ОСНОВЕ СЕРОЛОГИЧЕСКИХ И

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Институт сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного В связи с изменениями современной классификации и номенклатуры пикорнавирусов, проведена реклассификация производственных, типовых и лабораторных штаммов энтеровирусов свиней, выделенных на территории Украины. По результатам молекулярно-генетических исследований 23 штамма отнесены к сем ейству Picornaviridae, роду Teschovirus, виду Porcine teschovirus. По результатам серологических исследований 17 штаммов относятся к Porcine teschovirus 1 серотипа, 2 штамма – к 3 и 1 штамм – к серотипу. 1 штам отнесён к Porcine sapelovirus, а 4 – антигенно отличные от эталонных штаммов тешовирусов, сапеловирусов свиней и энтеровирусов G.

11 Международный конгресс по вирусологии, который состоялся в Сиднее в 1999 году рекласифицировал энтеровирусы свиней (ЭВС) 1-7, 11-13 серотипов в отдельный род Teschovirus вид Porcine teschovirus (PTV), насчитывающий 11 серотипов. ЭВС 8 серотипа реклассифицировано как Porcine enterovirus A, а 9 и 10 серотипов – Porcine enterovirus В, отнесенных к роду Enterovirus. Позже, в 2009 году, Международный комитет по таксономии вирусов рекласифицировал вид Porcine enterovirus A в отдельный род Sapelovirus вид Porcine sapelovirus (PSV), а в 2012 году рекласифицировал вид Porcine enterovirus В в вид Еnterovirus G (EV-G) в пределах рода Еnterovirus [5]. Основным критерием реклассификации была структура генома[4].

В связи с изменениями современной классификации и номенклатуры пикорнавирусов, внесенными Международным комитетом по таксономии вирусов, существует необходимость в реклассификации штаммов, выделенных на территории Украины, приведении в соответствие с новой номенклатурой пикорнавирусов действующих инструкций и нормативных документов на штаммы, вакцины и наборы диагностикумов.

IV - Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии. Октябрь 2013. Том I.

Материалы и методы. В работе использованы эталонные штаммы 11 серотипов PTV – Talfan, Teschen 199, Tirol, DS1520/93, T80, O 3b, O 2b, PS 36, F 26, PS 37, F 43, UKG 173/74, DS 805/92, VIR 2899/84, VIR 460/88, Dresden, двух серотипов EV-G – UKG 410/73, LP 54 и PSV – V 13 Potsdam 5116, которые были любезно предоставлены профессором Dauber M. из коллекции Института вирусной диагностики имени Ф. Леффлера Федерального центра вирусных болезней животных Германии и гипериммунные кроличьи сыворотки крови к этим штаммам. 25 штаммов энтеровирусов свиней (согласно тривиальной классификации Романенко В.П. с соавт. [3]), выделенных на территории Украины, которые хранятся в коллекции Института сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного производства НААН (табл.).

В опытах использованы перевиваемые линии культур клеток почки эмбриона свиньи (СПЭВ) и почки новорожденного сирийского хомячка (ВНК-21).

Структуру вирусов, их биологическую активность, устойчивость к липидорастворителям, протеолитическим ферментам, средам с диапазоном значений рН от 2 до 11, терморезистентнисть в присутствии 1 М раствора MgCl2, действие ингибитора синтеза ДНК исследовали согласно общепризнанным вирусологических методам [2].