Роль водной компоненты и полисахаридов клеточной поверхности в процессах коммуникации живых систем : анализ молекулярных моделей

• Автор: Рогачева, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 287 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ КОММУНИКАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МОДЕЛЕЙ обзор литературы

1.1. Хемокоммуникация живых систем

1.2. Особенности действия химических веществ в низких концентрациях и физических факторов малой интенсивности

1.3. Обоснование выбора моделей в собственных исследованиях.

1.3.1. Одноклеточные гидробионты.

1.3.2. Эритроциты как модель клетки и клеточной мембраны.

1.3.3. Липосомы модель мембраны

1.3.4. Наночастицы модель белков.

1.3.5. Модельные системы молекулярного уровня

Заключение по главе 1.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы исследования.
2.2. Методы исследования
2.2.1. Установки для генерации ЭМИ КВЧ.
2.2.2. Изучение эффектов воздействия БАВ на культуру зелных микроводорослей б1, циасгсаиса.
2.2.3. Изучение изолированного и комбинированного с ЭМИ воздействия БАВ на тесткультуру Р. саисаШт
2.2.4. Изучение изолированного и комбинированного с ЭМИ действия БАВ на эритроциты.
2.2.5. Изучение воздействия БАВ на ферменты
2.2.6. Исследование воздействия БАВ на липосомы
2.2.7. Изучение влияния БАВ на свойства гидрозолей наночастиц
2.2.8. Изучение влияния ИУК на свойства воды.
2.2.9. Разработка сенсорных систем для определения ИУК в водных растворах.
2.2 Моделирование бактериальной поверхности.
2.2 Эксперименты по агрегации модельных систем и адсорбции их
на корнях пшеницы.
2.2 Эксперименты по доставке химических веществ к корням пшеницы
2.2 Статистический анализ.
2.2 Молекулярное моделирование влияния химических веществ на водное микроокружение
2.2 Компьютерное моделирование конформации Оспецифического полисахарида и динамики полисахаридполисахаридного взаимодействия.
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БИОСИСТЕМ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ В НИЗКИХ КОНЦЕНТРА 1 ИЯХ.
3.1. Влияние индолил3уксусной кислоты на биологические системы и
их модели
3.1.1. ИндолилЗуксусная кислота в процессах коммуникации живых систем
3.1.2. Иерархическая схема исследования ИУК как хемомедиатора
3.1.3. Влияние ИУК на численность популяции и физиологические свойства микроводорослей i.
3.1.4. Влияние ИУК на подвижность i .
3.1.5. Воздействие ИУК на свойства белков
3.1.6. Флуоресцентное зондирование поверхности наночастиц как моделей белков
3.2. Воздействие никотина на биологические объекты и их модели
3.2.1. Токсикологическая характеристика никотина.
3.2.2. Воздействие никотина на мембраны эритроцитов
3.2.3. Воздействие никотина на модельные системы на основе
липосом
3.2.4. Воздействие никотина на модельные системы на основе
наночастиц.
3.3. Моделирование цитопротекторного действия метронидазола
3.3.1. Фармакологическое действие метронидазола
3.3.2. Воздействие метронидазола на мембраны эритроцитов.
3.3.3. Влияние метронидазола на стабильность липосом.
3.3.4. Флуоресцентное зондирование суспензий липосом в присутствии метронидазола
3.3.5. Влияние метронидазола на гидратную оболочку наночастиц
Заключение по главе 3.
Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ВОДЫ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С КЛЕТОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
4.1. Современные концепции структуры воды
4.2. Молекулярнодинамическое моделирование воздействия БАВ на структуру воды.
4.3. Участие воды в биологических эффектах ИУК.
4.3.1. Молекулярное упругое рассеяние света водными растворами
4.3.2. Поверхностные свойства водных растворов ИУК.
4.3.3. Участие структурированной воды в процессе лигандрецепторного взаимодействия.
4.4. Приповерхностная водасенсор низких концентраций БАВ
Заключение по главе
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА БИОСИСТЕМЫ
5.1. Особенности взаимодействия электромагнитного излучения крайне высоких частот с биологическими системами
5.2. Изолированное и комбинированное воздействие ЭМИ КВЧ и БАВ
на тесткультуру Р. саисаШт.
5.3. Изолированное и комбинированное действие ЭМИ КВЧ и БАВ на мембраны эритроцитов.
5.4. Изолированное и комбинированное действие ЭМИ КВЧ и никотина
на модельную систему на основе УДА.
Заключение по главе
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАII1ЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ В ИЗУЧЕНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМАХ БАКТЕРИИБАКТЕРИИ, БАКТЕРИИЗЛАКИ.
6.1. роцессь агрегации бактерий рода Агохргит и адсорбции на корнях растений
6.2. Экспериментальное и компьютерное моделирование процесса агрегации бактерий Л. ЬгавИете Бр5.
6.3. Исследование процесса адсорбции модельных систем на поверхности корней пшеницы.
6.4. Применение биоподобных систем для доставки химических веществ
к корням растений
Заключение по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
Список использованных источников


Создание математических моделей, базирующихся на законах квантовой механики и предназначенных для расчета различных свойств молекул и молекулярных систем, является предметом молекулярного моделирования Кузнецов, Грибов, . Как известно, в его основе лежит уравнение Шредингера, отсутствие простого и точного решения которого породило множество приближенных методов молекулярного моделирования. Биндер Буркерт, Эллинджер, Лобышев, , iiv, i, . Для исследования процессов формирования биоотклика на уровнях от молекулярного до организменного в процессах коммуникации живых систем мы предлагаем комбинировать модельные биообъекты, физические и молекулярные модели. Одним из примеров модельных экспериментов в биологии является биотестирование, которое широко используется для экологического контроля объектов окружающей среды и оценки биологической активности химических соединений. В качестве модельных организмов применяют бактерии, простейшие, водоросли, высшие растения, пиявки, ракообразные, моллюски, рыбы и др. Галактионов, Юрин, Шаланки, Туманов, Брагинский, V i . Кудрин и др. Наиболее удобными моделями биотестирования являются гидробионты бактерии, водоросли, простейшие, беспозвоночные. В качестве контролируемых биооткликов используются люминесценция светящихся бактерий и водорослей, электрическая реакция клеток водорослей, двигательная активность инфузорий, их выживаемость, нарушение фототаксиса движения на свет коловраток, реакция закрывания створок моллюсков Стадницкий, Родионов, . Жмур, Федоров, Каиков, Кузьмич и др. Так, в системе первичных биологических испытаний для прогнозирования характера действия и свойств химических соединений применяют методы, основанные на реакциях простейших. Данные методы исследований уменьшают время, необходимое для изучения свойств веществ, и имеют относительно невысокую стоимость Кудрин и др. Серегина, Леонидов, . Согласно Приказа МНР России от г. Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, в опытах па гидробионтах необходимо применять не менее 2х тестобъектов из разных систематических групп. Часто в биотестировании используют микроводоросли и простейших, которые отличаются друг от друга по своей морфологии, физиологии, требованиям к среде обитания. В качестве модельных культур выбраны зелные одноклеточные водоросли i и инфузории i . Зелные, одноклеточные водоросли являются наиболее изученными как в лаборатории, так и в условиях массовой культуры. Повышенный интерес к ним обусловлен следующими причинами. Вопервых, микроскопические одноклеточные водоросли являются более удобными в промышленной культуре по сравнению с колониальными или нитчатыми водорослями, так как легко поддаются выращиванию. Вовторых, эти объекты, используют в качестве классических моделей растительной клетки, на которых изучены процессы фотосинтеза и минерального питания зеленых растений, обмена веществ. Втретьих, культура одноклеточных водорослей применялась для исследования воздействия на растительный организм различных ядов, пестицидов, радиоактивных изотопов и т. Владимирова, Семененко, ivv, , Ма. Вид i рис. Ботяжова, За рубин, , Ма . Таллом их представлен иногда больше клетками чаще всего вытянутой или изогнутой серпообразной формы. Ширина этих клеток мкм, длина 9 мкм. Поверхность клеток гладкая или с различными выростами, крайние клетки нередко с шипами, что позволяет увеличивать трение о воду, поддерживая тем самым водоросль во взвешенном состоянии. Это служит приспособлением к планктонному образу жизни. Строение клетки многих видов рода сепе1еяти хорошо изучено и подробно описано в работах Голлербах, Великанов и др. Ма е1 а. Уровень воздействия химических веществ на микроводоросли оцениваю по их численности, фотосинтетической и дыхательной активности Владимирова, Семененко, . Инфузории класс СШаа являются наиболее удобными объектами для исследований среди простейших. По сравнению с другими группами простейших инфузории имеют более сложное строение, являясь вершиной организации одноклеточных животных. Рис. Тигр.