Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов

Хлебный, Ефим Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов"

На правах рукописи

9Ъ7

ХЛЕБНЫЙ ЕФИМ СЕРГЕЕВИЧ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВОДЫ В ЭКОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ ДРОЖЖЕВЫХ, РАСТИТЕЛЬНЫХ И ЖИВОТНЫХ КЛЕТОК НА ДЕЙСТВИЕ ЭКОФАКТОРОВ

Специальность 03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Якутск 2006

Работа выполнена в Межведомственной лаборатории экологической биохимии Якутского государственного университета им. М. К. Аммосова и Института биологических проблем криолитозоны СО РАН.

Научный руководитель: Доктор биологических наук, профессор

Кершенгольц Борис Моисеевич

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, профессор

Воейков Владимир Леонидович

доктор биологических наук, профессор Колосова Ольга Николаевна

Ведущая организация: Институт биохимической физики

им. Н. М. Эмануэля РАН

Защита диссертации состоится_октября 2006 г. в_час. на заседании диссертационного совета Д 212.306.03 при Якутском государственном университете им. М. К. Аммосова по адресу: 677891, г.Якутск, ул.Белинского, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Якутского государственного университета им. М. К. Аммосова

Автореферат разослан «_»_2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — Н.С.Данилова

Ф^-н,

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Термодинамическая открытость и сильная удаленность от равновесия биологических систем, а также нелинейность протекающих в них процессов (наличие положительных и отрицательных обратных связей) определяют их способность к самоорганизации и саморегуляции [Пригожин, Николис, Стенгерс, 1979, 2003, 2003; Чернавский, 2004; Князева, Курдюмов, 2002], которые обеспечивают сохранение целостности живой системы и гомеостаза благодаря процессам «... постоянной адаптации к постоянно изменяющимся условиям внешней среды (раздражителям)» [Селье, 1964]. Более того, только благодаря такого рода адаптациям к экологическим факторам среды, биосистемы вообще могут существовать и эволюционировать как структурированные системы (с понижением энтропии) за счёт диссипации (рассеивания) энергии внешней среды.

В качестве экологических факторов среды, обеспечивающих термодинамическую открытость (энергетический обмен) и неравновесность (возможность возникновения диссипативных структур в энергетическом потоке с минимизацией скорости производства энтропии) могут выступать раздражители физической (низкофоновые электромагнитные излучения, ионизирующая радиация), химической (для человека также психической) природы, а также такие интегральные факторы, как климато-географические условия.

Известно, что ключевыми в этих процессах биохимической адаптации являются переключения функциональной активности генетического аппарата в реакциях репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, сопровождающиеся (и, по-видимому, управляемые) изменениями конформаций этих биополимеров, образованных слабыми взаимодействиями [Бурлакова и др., 2003]. Вода является основным компонентом биологических систем, но понимание роли воды в жизнедеятельности до недавнего времени ограничивалось её прямым участием в биохимических процессах. В последнее время, большое значение в обеспечении саморегуляции биологических систем придается также конформационным перестройкам надмолекулярных кластеров воды (также образованных слабыми взаимодействиями), изменениям её физико-химических свойств в биосистемах под действием факторов среды, которые влияют также и на конформации биополимерных молекул в клетке, т.е. на их функциональную активность [Бульенков, 1991; Чиркова, 1994; Воейков, 2005]. Причём направленность и количественные характеристики конформационно-функциональных перестроек биополимерных и надмолекулярных структур биосистем, образованных слабыми взаимодействиями, в рамках ответных реакций организмов зависят как от природы и количественных энергетических характеристик экофакторов среды (концентрации, дозы и ее мощности), так и от физиологического состояния и индивидуальных свойств самой биологической системы.

Вместе с тем, в доступной нам литературе, мы не нашли работ, в которых бы в рамках единого эксперимента исследовались бы адаптивные изменения

активности и конформации нуклеопротеида ДНК в различных процессах, а также физико-химических свойств надмолекулярных кластеров воды в реакциях биологических систем на действие экофакторов среды.

Целью данной работы явилось изучение роли конформационных и функциональных изменений генома растущих клеток дрожжей, меристемы растений, лейкоцитов человека в реакциях репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, а также физико-химических изменений воды (конформационных перестроек её надмолекулярных кластеров) в формировании ответных реакций данных биосистем на действие экологических факторов различной природы и интенсивности.

Для достижения цели работы решались следующие задачи:

1. Изучить физико-химические изменения воды при действии на неё физических (дистилляция путем обратного осмоса, ультрафильтрация, природное геомагнитное поле) и химических (введение этанола, ИаС1) экофакторов.

2. Исследовать изменения устойчивости, функциональной активности и степени структурированности генома дрожжевых клеток при протекании реакций репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, а также физико-химические изменения воды (конформационные перестройки её надмолекулярных кластеров) при действии на них химических экофакторов (нитриты, колхицин, этанол) и малых доз радиации (2004-700 мкР).

3. Изучить влияние климато-географического (Верхоянье по сравнению с Цент-ральной Якутией) и химического (предположительно гептил) экофакторов на устойчивость и функциональную активность генома меристемных растительных клеток на примере ольхи кустарниковой и берёзы тощей.

4. Исследовать изменения устойчивости, функциональной активности и степени структурированности генома лейкоцитов человека при протекании реакций репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, а также физико-химические изменения воды (конформационные перестройки её надмолекулярных кластеров) при действии на них химических экотоксикантов (нитриты, колхицин, этанол) и малых доз радиации (200-Н700 мкР).

Рабочая гипотеза. Управляющее влияние экологических раздражителей среды различной природы и интенсивности на различные биосистемы, обеспечивающее их способность к самоорганизации и саморегуляции, реализуется благодаря конформационным перестройкам надмолекулярных кластеров воды и информационных биополимеров клетки, приводящих к изменениям функциональной активности генома в ключевых процессах матричных биосинтезов: репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию. Совокупность этих процессов и определяет реакции биосистем на экофакторы среды.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Изменения функциональной активности клеточного генома в реакциях репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию являются ключевыми стадиями формирования ответных реакций биосистем (обеспечивающих их способность к самоорганизации и саморегуляции) на действие экофакторов среды, независимо от природы как биологической системы, так и качественных и количественных характеристик экофактора среды.

2. Адаптивные трансформации активности функциональных систем клетки взаимосвязаны как с их собственными конформационными перестройками, так и с физико-химическими изменениями водных диссипативных структур клеточных и внеклеточных сред, также образованных слабыми взаимодействиями.

Научная новизна. Впервые в едином эксперименте показана взаимосвязь изменений функциональной активности клеточного генома (в процессах репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию) и конформационных перестроек как нуклеопротеида ДНК, так и физико-химических изменений надмолекулярных кластеров воды, образованных слабыми взаимодействиями, а также их ключевое значение в формировании ответных биохимических адаптивных реакций биосистем на действие экологических факторов среды различной природы и интенсивности.

Практическая значимость. Экспериментально показано, что степень физико-химических изменений (вторичного свечения) воды и её смесей, клеточных клонов характеризуют степень структурированности пространственных диссипативных структур, образованных слабыми взаимодействиями (нуклеопротеида ДНК, белков, кластеров воды). Это позволяет разрабатывать новые подходы для оценки степени благополучия и жизнеспособности биологических систем в различных экологических условиях.

Изучение закономерностей физико-химических изменений водно-спиртовых диссипативных структур в зависимости от концентрации этанола в них позволило предложить принципиально новый патогенетический механизм формирования алкогольной зависимости, на основе которого, в нашей лаборатории разработан метод патогенетического лечения алкоголизма и других ад-диктивных состояний с применением рефлексотерапевтического прибора «ЭМ АТ-экспресс-01».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на VII и IX Международных Конгрессах по ГРВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание» (Санкт-Петербург, 2003, 2005), Второй меж-дунар. конф., посвященной 105-й годовщине со дня рождения Н.В.Тимофеева-Ресовского и 70-летию публикации статьи Н.В.Тимофеева-Ресовского, К.Циммера и М. Дельброка «О природе генных мутаций и структуре гена» (Ереван, 2005).

Публикации: по теме диссертации опубликовано II печатных работ: 6 статей, в том числе 3 в журналах ВАК РФ, и 5 тезисов.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 3 глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 125 наименований иностранных и отечественных источников. Диссертация изложена на 114 страницах, включая 16 таблиц, 1 схему и 15 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и рабочая гипотеза исследования, научная и практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Литературный обзор

Проанализированы и обобщены современные представления о формировании стрессовых реакций и процессах адаптации биологических систем при действии на них экологических факторов среды. Проведен анализ литературных данных о структурно-конформационных и функциональных изменениях в геноме клеток, при различных воздействиях химической и физической природы. Более подробно охарактеризована роль защитных антиоксидантных и ДНК-репарационных механизмов клеток растительных и животных организмов в адаптационных процессах и, в особенности, при действии разных по природе экологических факторов. Также проанализированы данные о роли физико-химических изменений воды в этих процессах.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объектами исследования являлись семена растений ольхи кустарниковой (Duschekia fruticosa Rupr.) и березы тощей (Betula exilis Sukacz.) выросших в экстремальных климато-географических условиях Северной Якутии, собранных в пяти точках: устьях рек Догдо, Чибагалах, Хара-Сала, Балдымба и Соло-ния; дрожжевые клетки штамма См/ liver и клетки лейкоцитов человека, культивированные в условиях действия на них острого у-излучения, различных концентраций этанола, нитрит-анионов и колхицина.

По известным методикам определялись: содержание суммы низкомолекулярных антиоксидантов (НМАО) [Рогожин, 1999], активности супероксид-дисмутазы (СОД) [Constantine, Stanley, 1977] и пероксидазы [Рогожин, 1999], скорости включения 3Н-тимидина в ДНК, 14С-лейцина в белки [Остерман, 1983], митотический индекс клеток корешков проростков [Паушева, 1974].

Для определения стресс-модифицирующего действия изучаемых экофак-торов был применен комплексный цитолого-биохимический метод оценки устойчивости и дифференциальной активности генома в процессах репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, включающий определение содержания низкомолекулярных антиоксидантов, активности пероксидазы и СОД, скорости включения 3Н-тимидина в ДНК и 14С-лейцина в белки, анализа митотического индекса любых растущих клеток [Журавская и др, 2000; Ша-ройко и др., 2002].

Полученные значения нормировались по отношению к соответствующим параметрам, полученных в опытах без воздействий экофакторов. Расчетные значения получали, исходя из того, что:

Стране = (включение 14С-лейцина)м; креПл = (митотический индекс)^; крепар = {(включение 3Н-тимидина)м - (митотический индекс)^ +1};

коаг" (ктранс крепл +креШр )¡3;

kao3= {(активность СОД)м + (активность пероксидазы)м + (сумма HMAO)N}:3;

kyr = (каоз + kpenap/koar )¡2, ^продукт — (ктранс ^pcn.i

где, kaoi, коаг, ктркрелшК, крс1шр,, кул кпрод - коэффициенты антиоксидантной защиты, общей активности генома, трансляции, репликации, репарации, устойчивости и продуктивности генома;

[включение "С-лсйцииа]ц и [включение 3Н-тнмидина]n - нормированные к контролю значения скорости включения ,4С-лейцина в синтезируемые белки и 3Н-тимидина в молекулы ДНК;

[митотический индекс}ц — нормированные к контролю значения митотического индекса; [активность СОД]и, [активность пероксидазы]ц и [сумма НМАО]ц - нормированные к контролю значения активности супероксиддисмутазы, пероксидазы и суммарного содержания низкомолекулярных антиоксидантов.

Для определения параметров вторичного излучения объектов был использован метод газоразрядной визуализации (ГРВ) с применением аппарата «Коррекс». Измерялась интенсивность вторичного свечения (1втор. свеч) жидкостей и клеточных культур при воздействии на них электромагнитного импульса (амплитуда генерируемых импульсов ~ 3 кВ, частота следования импульсов -1100 Гц, длительность одиночного импульса - 10 мкс). Обработка полученных данных проводилась с использованием программного комплекса «ГРВ-технология» [Короткое, 2001].

Эксперименты проводили в 4-х повторностях. Статистическую обработку результатов проводили с применением программ Sigma Plot и Microsoft Exel, используя стандартные статистические методы [Лакин, 1980].

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Физико-химические свойства воды, растворов хлорида натрия, водно-спиртовых смесей и их изменения при действии физических факторов

Методом газоразрядной визуализации (ГРВ) вторичных излучений на аппарате «Коррекс» изучены изменения физико-химических свойств воды, а именно её 1ВТор.свеч, после очистки с помощью системы обратного осмоса фирмы Milllipor (рис. 1), а также в зависимости от: размеров пор фильтров и ультрафильтров при пропускании воды через фильтрационную установку фирмы «Sartorius», Германия (рис. 2); напряженности геомагнитного поля (рис. 3), информация о которой любезно предоставлялась сотрудниками ИКФИА СО РАН (г. Якутск); концентрации NaCl в водном растворе (рис. 4).

Обратный осмос, как известно, полностью разрушает надмолекулярные структуры воды (кластеры), восстановление которых может происходить в течении десятков минут [Зенин, 2000]. Динамика изменения 1втор.СЕеч воды после её очистки с помощью системы обратного осмоса (рис. 1), что позволяет предположить, что феномен вторичного свечения воды связан с восстановлением её надмолекулярной кластерной структуры.

0:00 1:10 2:20 3:30 4:40 5:50 6:59 8:09 9:19 10:2 11:3 12:4 13:5

9 9 9 9

Время съемки, мин:сек

Рис. 1. Изменение интенсивности вторичного свечения воды после её очистки с помощью системы обратного осмоса.

В результате экспериментов по ультрафильтрации с использованием метода ГРВ установлены размеры устойчивых водных кластеров, которые составили 5, 22 и 1200 нм (рис. 2), что не противоречит данным, полученным другими физическими методами [Зенин, 1994]. Полученные результаты свидетельствуют не только о наличии надмолекулярной иерархичности воды, но и о её способности к кластеризации/декластеризации при физико-механических воздействиях.

f 7'00 1

S 6,00 -

| 5,00 -

| 4,00 -

5 3,00

I 2,00 1 1.00 -

i 0,00

4,00

- 3,31

l l

1.32

1,04

1,07

п , п

5,98

22 100 300 Диаметр пор, нм

Рис. 2. Зависимость влияния (1Втор.свечУ(1вто[>.свеч)|юнтр. от диаметра пор при ультрафильтрации воды.

(1атор.свеч)/(1вгор.свсч)контр. — отношение интенсивности (площади) вторичного свечения воды после фильтрации по отношению к интенсивности свечения нефильтрованной воды

Отмечено, что изменения интенсивности геомагнитного поля (1гмп) отражаются на физико-химических свойствах воды, причем можно предположить, что доля диффузной воды минимальна (максимальная 1ВТор.свеч воды) лишь в условиях слабых геомагнитных возмущений (~ 10"12 Вт/м2, [Кудряшов, 1999]), тогда как в остальном диапазоне 1гмп наблюдается увеличение доли диффузной воды (рис. 3).

| 0,90

ч 0,60

е.

4 0,30

1 0,00

| 10е-13. 10е-12. 10е-11. 10е-10. 10е-9.

1гмп, Вт/м2

Рис. 3. Зависимость интенсивности вторичного свечения воды, нормированных по отношению к максимальному значению, от интенсивности геомагнитного поля

Данный факт имеет глубокий физико-химический смысл, характеризуя воду как пространственную флуктуирующую диссипативную систему, находящуюся под управляющим воздействием внешних физических факторов.

Выявлено, что повышение концентрации №С1 (в диапазоне его биогенных высоких концентраций 0,3-г3,8%) вызывает нелинейное изменение физико-химических свойств воды в составе растворов (рис. 4).

* л л

I 1,1

"г 0,9 в

1 0,8

0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 с(ЫаС|), %

Рис. 4. Влияние концентрации НаС1 в физиологическом интервале на интенсивность вторичного свечения воды.

Причем при значениях, близких к физиологической концентрации электролитов в крови (0,9% ЫаС1) и к средней минерализации мирового океана (3,2%), наблюдается снижение 1ВТОр.свс, растворов, которое можно интерпретировать как повышение доли свободной воды, не вовлеченной в гидратные оболочки ионов. Появление этих экстремумов, по-видимому, имеет глубокий биологический смысл, отражающий роль изменений физико-химических свойств не только внутриорганизменной воды, но и воды внешней среды в процессах управления организации и жизнедеятельности живых систем за счёт внешних не только физических, но и химических факторов.

Поскольку вода образует не только физиологические растворы, но и биогенные смеси с эндогенными органическими веществами, мы исследовали из-

менения физико-химических свойств водно-этанольных смесей различных концентраций (рис. 5).

Концентрация этанола, М

Рис. 5. Интенсивность вторичного свечения (степени кластерированности) диссипативных систем «вода-этанол» различной концентрации этанола (М)

Установлено, что в интервале концентраций этанола от 8,7*10"5 до 9,8 М можно выделить пять из них, при которых образуются новые фазы - по-видимому, диссипативные водно-этанольные системы с относительно повышенной степенью кластерированности. Они соответствуют эндогенным концентрациям этанола: в организме человека (1,1*104 М), в растениях в аэробных (2,2*10 3 М) и анаэробных (7,6*102 М) условиях, в дрожжевых клетках (1,2 М) и, наконец, в водке (8,7 М).

Полученные результаты позволили сделать предположение о том, что интенсивность вторичного свечения жидкофазных объектов характеризует степень их кластеризации, причем определяющую роль в их стабилизации вносят многочисленные слабые взаимодействия, а именно водородные связи.

Аналогичные слабые взаимодействия играют определяющую роль в формировании конформаций биополимеров, в первую очередь, нуклеопротеида ДНК. Поэтому мы предположили, что и конформационные перестройки ДНК в процессах функционирования генома могут вносить свой вклад в формирование вторичного свечения клеток и предложили гипотетическую модель формирования вторичного свечения культур клеток при изменениях конформаций кластеров воды и нуклеопротеида ДНК под действием химических (ионы солей, спирты) и физических факторов (рис. 6).

Полученные в данной главе результаты позволили использовать в дальнейшем метод ГРВ вторичных свечений клеточных культур для изучения изменений конформаций кластеров воды и нуклеопротеида ДНК в процессах репли-

кации, репарации и направленных на трансляцию при действии на клеточную культуру экофакторов.

Рис. 6. Модель механизма формирования вторичных свечений при функционировании нуклеопротеида ДНК (на примере начальный стадий репликации) и трансформациях дисси-пативных кластеров воды (I - кластерированная; II - декластерированная) под действием внешних факторов.

Глава 3.2. Влияние физических и химических стресс-факторов на формирования ответных адаптивных реакций дрожжевых клеток штамма Cuf liver

Изучено влияние колхицина в диапазоне концентраций от 0,03 до 2,5 мМ, нитрит-анионов (от 60 до 480 мМ), этанола (от 0,67 до 10,87 М) и низкоинтенсивного ионизирующего излучения в диапазоне суммарных доз от 100 до 350 мкР на функциональную активность генома дрожжевых клеток штамма Cuf liver в процессах репликации (крепл), репарации ДНК (крепар), направленных на трансляцию (ктр!жсл), уровень антиоксидантной защиты генома (кАОз), общую активность генома (koar) и его устойчивость (kyr ), показатель продуктивности клеточной популяции (сумма скоростей процессов репликации и трансляции; кПрод) и её жизнеспособности (отношение продуктивности к устойчивости генома; R), а также интенсивность вторичного излучения (1,тор.СВеЧ) данной клеточной популяции. Результаты представлены в табл. 1-4.

Установлено, что зависимости в большинстве своём нелинейны. Причём ни один из изученных и рассчитанных показателей активности и устойчивости

генома в отдельности не коррелирует с 1ВТор.свеч клеточной культуры. Так как, по-видимому, этот показатель является сложной суперпозицией, отражающей вклад конформационных изменений не только ДНК, белков, но и диссипатив-ных структур внутренних сред (прежде всего водной) клеток и питательного раствора при жизнедеятельности организмов на фоне действия на эти системы внешних факторов.

Таблица 1

> кршл, креп, к<яг, куг. кпрод, Я и биофизические характернсти-

Вычисленные значения к,»„ ^„и,, ^рс,,.,, ».реп ки клеток дрожжей штамма Си/Шеге после воздействия на них различных концентраций

Концентрация колхицина, мМ к воз ктрансл. крепл крспар коаг кут кпрод lffrop.cBt:4 клеточной культуры R

0 (контроль) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04

0,03 0,67 2,13 0,64 1,32 1,36 0,82 1,39 0,95 1,70

±0,03 ±0,08 ±0,03 ±0,05 ±0,05 ±0,03 ±0,06 ±0,04 ±0,06

0,25 0,75 0,92 0,58 1,31 0,94 1,07 0,75 0,81 0,70

±0,03 +0,04 ±0,02 ±0,05 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,03 ±0.02

2,50 1,51 0,93 0,51 1,40 0,95 1,49 0,72 0,74 0,48

±0,06 ±0.04 ±0,02 ±0,06 ±0,03 ±0,07 ±0,03 ±0,03 ±0.02

Таблица 2

Вычисленные ЗНачеНИЯ кдоэ, ктрансл' крепл» креп* коаг» куг, кпрод» И и биофизические характеристики клеток дрожжей штамма Си/Шеге после воздействия на них различных концентраций

Концентрация нитрита, мМ каоз ктрансл. крепл крепар коаг куг кпрод 1втор.свеч КЛеТОЧНОЙ культуры R

0(контроль) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04

60 0,96 0,82 0,88 0,96 0,89 1,02 0,85 0,76 0,83

±0,04 ±0,03 ±0,04 ±0,04 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,03 ±0,04

120 1,11 0,66 0,86 0,81 0,78 1,07 0,76 0,77 0,71

±0,04 ±0,03 ±0,03 ±0,03 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0.03 ±0,03

240 0,93 0,89 0,89 1,05 0,94 1,02 0,89 0,65 0,87

±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,04 ±0,03 ±0,04

480 0,98 0,65 0,89 0,70 0,75 0,96 0,77 0,88 0,80

±0,04 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,03 ±0,03 ±0,03 ±0,04 ±0,04

Поэтому мы представили 1ВТОр.свеч как функцию конформационных трансформаций молекулы ДНК при репликации (крепл). репарации (укретр), в процессах направленных на трансляцию (хкфг|НСЛ) и кластеров воды (гквоДы), каждый из которых вносит свой вклад в общий процесс конформацион-ных/надмолекулярных перестроек структур, образованных слабыми взаимодействиями, приняв вклад процесса репликации за 1 (уравнение 1):

^втор.свеч — креГ|л

1 +>'кРепар + гк В<

(1)

Результаты, приведенные в табл. 1-4 позволили, решая систему уравнений (1) для разных значений концентрации колхицина, нитрит-анионов, этанола, суммарных доз радиации рассчитать вклад каждого из этих процессов кон-формационных (надмолекулярных) перестроек (х, у, гкВОДы) в формирование когерентного вторичного свечения системы дрожжевых клеток в водной среде (табл. 5).

Таблица 3

Вычисленные ЗНЭЧСНИЯ кдоэ, к-фансл» крепл» креп» коаг» куг, кпрод» Л и биофизические характеристики клеток дрожжей штамма Си/Шеге после воздействия различных концентраций этанола _(усл.ед. нормированные к контролю)___

Концентрация этанола, М каоз ктрансл крепя крепор коаг куг кпрод 1втор.свеч КЛеТОЧНОЙ культуры Я

0 (контроль) 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0.04

0,67 1,01 ±0,04 0,65 ±0,03 0,90 ±0,04 0,74 ±0,03 0,76 ±0,03 0,99 ±0,03 0,78 ±0,03 1,00 ±0,04 0,79 ±0,04

1,35 0,92 ±0,04 1,08 ±0,04 0,90 ±0,04 1,23 ±0,05 1,07 ±0.04 1,03 ±0,04 0,99 ±0,04 1,19 ±0,05 0,96 ±0,04

2,72 1,01 ±0,04 0,97 ±0,04 0,72 ±0,03 1,22 ±0,05 0,97 ±0.04 1,13 ±0,04 0,85 ±0,03 0,97 ±0,04 0,75 ±0,03

5,43 0,92 ±0,04 0,85 ±0,03 0,62 ±0,02 1,23 ±0,05 0,90 ±0,03 1,14 ±0,04 0,74 ±0,03 0,83 ±0,03 0,65 ±0,03

10,87 0,91 ±0,04 0,98 ±0,04 0,45 ±0,02 1,42 ±0,06 0,95 ±0,03 1,20 ±0,04 0,72 ±0,03 0,86 ±0,03 0,60 ±0,03

■ Таблица 4

Вычисленные значения коаз, к1р1Шсл, край, крСП> коаг, куг. кпрод, Я и биофизические характеристики клеток дрожжей штамма Си/Чуеге после воздействия у-облучения (усл.ед. кормирован-

Суммарная доза у-облучешгя, мкР каоз ктрансл крепл крепар коаг куг кпрод 1втор.евеч КЛеточной культуры Я

контроль 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0,04 1,00 ±0.04

100 0,92 ±0,04 1,25 ±0,04 0,85 ±0,03 1,42 ±0,06 1,17 ±0,05 1,07 ±0,04 1,05 ±0,04 1Д7 ±0,05 0,98 +0,04

250 1,00 ±0,04 0,78 ±0,03 0,88 ±0,04 0,94 ±0,04 0,87 ±0,03 1,04 ±0,04 0,83 ±0,03 1,40 ±0,06 0,80 ±0,03

350 1,01 ±0,04 1,23 ±0.05 0,84 ±0,03 1,39 ±0,06 1,15 ±0,04 1,11 ±0,05 1,04 ±0,04 1,22 ±0,05 0,94 ±0,04

Полученные результаты указывают, во-первых, на наличие регуляторных обратных связей не только в данной клеточной системе, но и в системе дрожжевые клетки - водные диссипативные структуры среды, т.е. на их способность к адаптивной самоорганизации при действии экологических факторов не только химической, но и физической природы. Во-вторых, на взаимосвязь адаптивных трансформаций активности функциональных систем клетки с перестройками их

и водных пространственных диссипативных структур, сопровождающихся вторичными свечениями.

Таблица 5

Рассчитанные коэффициенты вклада структурирования конформаций и надмолекулярных комплексов при протекании процессов репликации (принят за 1), трансляции, репарации : ДНК, перестроек надмолекулярных структур воды культуры (х, у, гк„ды) клеток дрожжей штамма Си/Иуеге в формирование вторичного свечения, при воздействии на неё стресс-

Стресс-фактор, концентрация (доза) Вклад Репликации Вклад трансляции, X Вклад репарации ДНК, Y Вклад перестроек структур воды, 21квмы

Колхицин, 0,03-г2,5 мМ 1,0 0,07±0,01 0,05±0,01 0,10±0,01

Нитр ит-анионы, 60-г480 мМ в среде* 1,0 -0,20±0,01 -0,20±0,01 0,20±0,05

Этанол, 0,67-И0,87 М 1,0 0,35±0,03 0,08±0,01 -0,19±0,02 (при 10,87 мМ -0,05)

у-радиация, 100т350 мкР 1,0 0,07±0,01 0,05±0,01 0,16 (при 100 мкР) 0,42 (при 250 мкР) 0,22 (при 350 мкР)

* по данным Федоровой A.M. (2004) в связи с низкой способностью нитрит-анионов проникать через мембраны, его содержание, например, в растительной клетке отличается от концентрации в среде в данном диапазоне его концентраций в 14-16раз.

Глава 3.3. Влияние условий произрастания на изменение физиолого-биохимических параметров клеток корневой меристемы проростков семян ольхи кустарниковой и березы тощей.

3.3.1. Изменение физиолого-биохшшческих параметров клеток корневой меристемы проростков ольхи кустарниковой в зависимости от места сбора семян Изучено влияние экстремальных климатических условий произрастания на функциональную активность и устойчивость генома, систем репарации и процессов направленных на трансляцию ольхи кустарниковой. Объектом изучения были семена ольхи кустарниковой, собранные в районе хребта Черского и Центральной Якутии (табл. 6).

Таблица б

Вычисленные ЗКЗЧСНИЯ ковз! ктрансл» ^рспл» ^ pcrii ^оаг» ^уг, ^прод и R клеток проростков ольхи кус-

тарниковой в зависимости от места сбора

№ точки каоэ крепл. ктрансл. креп котг куг Кпрод R

1 0.5 м 5,3 0,7 2,4 0,4 3,20 8,0

2 0,3 1,3 3,6 0,2 1,7 0,3 2,45 8,2

3 0,3 1,3 9,0 0,3 3,5 0,2 5,15 25,8

4 0,6 1,0 6,2 0,6 2,6 0,4 3,60 9,0

5 0,4 1,7 5,3 0,2 2,4 0,2 3,50 17,5

6 (Ц. Якутия) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,00 1,0

Анализ полученных результатов позволил предположить, что клетки корневой меристемы проростков ольхи кустарниковой ВерхоАнской экоформы, по сравнению с Центрально-Якутской, характеризуются выс&кой активностью белоксинтезирующих систем и скоростью деления, при сниженных включении тимидина в ДНК и активностях антиоксидантных систем. По-видимому, снижение активности систем репарации ДНК и устойчивости генома при повышении общей активности генома клеток корневой меристемы проростков увеличивают возможность дестабилизации генома и резко повышают вероятность закрепления спонтанных мутаций. Следовательно, в таких экстремальных климатических условиях произрастания может быть увеличена скорость видообразования ольхи кустарниковой.

5.3.2. Изменение физиолого-биохимических параметров клеток корневой меристемы проростков березы тощей Объектом исследования были проростки семян березы тощей, собранные в районе вероятного загрязнения гептилом (табл. 7).

Таблица 7

Вычисленные значения к^,, к,р„„сл, крсПЛ, крс„, к<иг. куг, кпрод и И. клеток проростков березы то____щей в зависимости от места сбора семян___

К» точки каоэ крепл. ктрансл. креп коаг к» КппоИ Я

10 0,2 0,6 0,2 1,0 0,6 1,0 0,4 0,4

11 0,4 0,8 0,2 1,0 0,7 0,9 0,5 0,6

12* 0,9 0,6 1,2 1,0 0,9 0,9 0,9 1,0

13 0,4 1,2 0,3 1,0 0,8 0,9 0,8 0,8

14 0,3 0,7 0,2 0,9 0,6 0,9 0,5 0,5

15(контроль)** 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

* в данном месте сбора было обнаружено содержание сильного азотсодержащего восстановителя, вероятно гептила в концентрации 0,01 мг/дм3

** данное место сбора было наиболее удалено от района вероятного загрязнения гептилом.

Анализ результатов показал, что коэффициент антиоксидантной защиты (каоз) клеток проростков, выросших из семян березы тощей верхоянской экоформы, ниже контроля в 2,5-3,3 раза. Можно выделить значение этого коэффициента в точке №12, которая имеет значение 0,9 и отличается от контроля всего на 10%. Коэффициент общей активности генома (кии-) клеток проростков всех проб на 10-40% ниже контроля. Показатели репаративной способности (креп) и коэффициента устойчивости генома клеток проростков (куг) во всех исследованных точках статистически достоверно не отличаются от контроля.

Таким образом, при исследовании 6 площадок в зоне вероятного загрязнения гептилом в Верхоянье была обнаружена только одна площадка с повышенным содержанием сильного азотсодержащего восстановителя - №12. Сравнение биохимических характеристик проростков выращенных из семян березы тощей с площадки №12, показало, что они отличаются повышенным содержанием антиоксидантов и активностью белок синтетических систем, относительно других площадок сбора.

Глава 3.4. Роль конформационных перестроек надмолекулярных кластеров воды, ДНК и белков в реакциях клеток лейкоцитов человека в формирование адаптивных изменений клетки в ответ на действие раздражителей различной природы

По методикам аналогичным экспериментам с клетками дрожжей штамма Си/ liver изучено влияние колхицина в диапазоне концентраций от 0,03 до 2,5 мкМ, нитрит-анионов (от 60 до 480 мМ), этанола (от 0,17 до 2,72 М) и низкоинтенсивного ионизирующего излучение в диапазоне суммарных доз от 100 до 350 мкР на функциональную активность генома лейкоцитов человека в процессах репликации (креш1), репарации ДНК (крепар), направленных на трансляцию (кгршсл), общую активность генома (koar) и его устойчивость (куг.), показатель продуктивности клеточной популяции (являющийся суммой скоростей процессов репликации и трансляции; кпрод) и её жизнеспособности (отношение продуктивности к устойчивости генома; R), а также интенсивность вторичного свечения (1ВТор.свеч) данной клеточной популяции. Результаты представлены табл. 8-11.

Таблица 8

Вычисленные значения ктр;шсл, крещ,, крепар, к(иг, к^, кПрод, R и биофизические характеристики

клеток лейкоцитов человека после воздействия различных концентраций колхицина

Концентрация колхицина, мкМ ктрансл. крепл * крепар краг куг кпрод 1втор.свсч клеточной культуры R

0(контроль) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

0,03 0,89 0.87 0,38 0,67 0,69 0,88 1,04 1,28

0,25 0,73 0,78 0,59 0,63 0,78 0,75 1,00 0,97

2,50 0,84 0,48 1,13 0,64 1,07 0,66 0,95 0,62

* к данным коэффициентам была прибавлена единица

Таблица 9

Вычисленные значения к^,,,,;,, крепя, крепар, коаг, куг, кщюд, и биофизические характеристики

клеток лейкоцитов человека после воздействия различных доз у-облучения.

Доза у-облучения, мкР ктрансл. крепл к- * Крепар коаг куг кпрод IsTopxncH клеточной культуры R

контроль 1,00 1,00 1,00 1.00 1,00 1,00 1,00 1,00

100 1,02 0,57 3,68 1,62 1,55 0,80 1,08 0,51

250 0,45 1,48 1,01 1,14 1,00 0,96 1,04 0,96

350 0,89 0,37 1,95 0,85 1,37 0,63 1,08 0,46

* к данным коэффициентам была прибавлена единица

Видно, что колхицин, как цитостатик, привел к замедлению процессов репликации и направленных на трансляцию, а также к снижению общей активности генома лейкоцитарных клеток. С ростом его концентрации в питательной среде происходит увеличение коэффициента репарации, а при самой высокой концентрации колхицина этот показатель даже выше, чем в контроле. Жизнеспособность и продуктивность популяции при этом снижаются. По-видимому, именно по этим причинам конформационные изменения ДНК при репликатив-ном и репаративном синтезах играют более существенную роль в формирова-

нии вторичного свечения лейкоцитарных клеток при действии колхицина, по сравнению с процессами трансляции (табл. 12; Y и X).

Как видно из табл. 9, при получении лейкоцитами дозы 100 мкР наблюдается сильное увеличение интенсивности процессов репарации (в 3,7 раза выше контрольного), при этом коэффициент репликации ниже контрольного (на 43%). Это отражается на устойчивости (ку,.) и общей активности генома (эти показатели выше контрольных на 55% и 62%. Похожая картина наблюдается при действии дозы 350 мкР. Как и при действии дозы 100 мкР, происходит повышение устойчивости генома, на фоне повышенной интенсивности процессов репарации. Однако, общая активность генома ниже, чем в контрольном опыте на 15%, что можно связать со значительным снижением интенсивности процессов репликации. При этих же двух дозах (100 и 350 мкР) отмечено снижение коэффициента жизнеспособности популяции — R. При действии дозы 250 мкР, наблюдаются другие изменения в функционировании генома и процессов направленных на трансляцию. Прежде всего, в отличие от действия других доз происходит усиление интенсивности процессов репликации (в 1,5 раза выше контроля), при этом kpenllp, устойчивость генома и его продуктивность остаются на уровне контроля. Как следствие, жизнеспособность популяции всего на 4% ниже контрольной.

Таким образом установлено, что зависимости характеристик функциональной активности и устойчивости генома, интенсивности процессов репарации и направленных на трансляцию, жизнеспособности клеточной популяции нелинейно зависят от дозы у-облучения. Вклад конформационных перестроек надмолекулярных комплексов при трансляции (Х=3,4; табл. 12) значительно превосходит вклад остальных составляющих вторичного свечения. Значение коэффициента ZkBoabI, отражающего вклад надмолекулярных перестроек воды в данном эксперименте отрицателен, т.е. происходит деструктуризация водных кластеров, которая, по-видимому, вызвана радиолизом Воды, происходящим при действии у-квантов. Таким образом, дозы у-облучения 100 и 350 мкР, приводят к формированию адаптивного ответа за счет активации систем репарации клеток (при действии этих же доз радиации на клетки дрожжей штамма Си/ livere происходят подобные изменения репаративных систем), а доза 250 мкР -за счет усиления репликативной способности клеток лейкоцитов.

Таблица 10

Вычисленные значения ктраисл, крепл, kpmap, koar, kyr, кпрод, R и биофизические характеристики

клеток лейкоцитов человека после воздействия различных концентраций этанола

Концентрация этанола, М ктрансл. крепл if * коаг куг кпрод Ьтор.гаеч КЛеТОЧНОЙ культуры R

Контроль 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

0,17 0,65 1,01 0,54 0,73 0,79 0,83 1,04 1,05

0,35 0,75 0,71 0,45 0,54 0,66 0,73 1,00 1,10

0,68 0,79 0,67 0,80 0,64 0,90 0,73 1,01 0,81

1,36 0,73 0,51 0,92 0,56 0,95 0,62 1,06 0.66

2,72 0,63 0,48 0,82 0,47 0,87 0,55 1,18 0.63

* к данным коэффициентам была прибавлена единица

Анализ результатов, представленных в табл. 10, указывает на угнетающее действие этанола на лейкоциты человека, в отличие от действия этанола на дрожжевые клетки при его концентрациях до 1,36 М, соизмеримых с эндогенными концентрациями этанола в этих клетках. Это выражается в снижение значения всех коэффициентов отражающих состояние и функционирование генома клеток. Особенно выражено ингибирование процессов направленных на трансляцию. Как и в предыдущих экспериментах, ответная реакция культуры клеток лейкоцитов нелинейна: при повышении концентрации этанола в среде происходит повышение репаративной способности клеток, но, вместе с тем, общая активность генома имеет тенденцию к снижению. При низких концентрациях этанола в питательной среде (0,17 и 0,35 М) жизнеспособность культуры клеток остается на уровне контроля. Это позволяет предположить, что при низких концентрация этанола (0,17 и 0,35 М) формирование адаптивного ответа происходит за счет интенсификации репликации, а при более высоких концентрациях за счет активации систем репарации. В дрожжевых клетках, при действии данного раздражителя, наблюдается такая же зависимость, но активация процессов репликации там более выражена. Следует отметить, что в присутствие этанола степень структурированности синтезируемых белков резко снизилась, о чём свидетельствует отрицательное значение коэффициента X (табл. 12). Поскольку значение коэффициента У мало, то можно сделать вывод, что надмолекулярные перестройки кластеров воды, наряду с конформационными изменениями ДНК при репликации, в основном и формируют вторичное свечение клеток лейкоцитов человека при действии на них этилового спирта. Таким образом, ведущим в формировании вторичного биогенного свечения клеток лейкоцитов человека являются надмолекулярные перестройки систем направленных на трансляцию. Эти же системы играют главную роль в формировании вторичного биогенного свечения дрожжевых клеток, но если в случае лейкоцитарных клеток они приводят к снижению интенсивности этого свечения, то в дрожжевых клетках при действии этанола, они его повышают. Это свидетельствует о специфичности надмолекулярных перестроек различных клеток, при действии одно и того же раздражителя.

Таблица 11

Вычисленные значения ктг,„„, кртор, кщ,г, куг, кпрод, К и биофизические характеристики

клеток лейкоцитов человека после воздействия на них различных концентраций КаМСЬ

Концентрация нитрита, мМ ктрансл. Ц>епл к * ь-репар коаг кур кпрод 1втор.свеч КЛеТОЧНОЙ культуры К

0(контроль) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

15 0,40 0,97 0,39 0,58 0,64 0,68 1,05 1,06

30 0,79 0,95 0,57 0,75 0,81 0,87 1,12 1,08

60 0,66 0,96 1,91 1,16 1,26 0,81 1,15 0,64

120 0,37 0,97 0,25 0,52 0,52 0,67 1,01 1,29

* к данным коэффициентам была прибавлена единица

Присутствие нитрит-анионов в питательной среде неоднозначно сказалось на клетках лейкоцитов (табл. 11). При концентрациях нитрит-аниона 15, 30 и 120 мМ происходит незначительное изменение интенсивности реплика-

ции, при этом наблюдается резкое снижение общей активности и устойчивости генома, интенсивности процессов репарации и направленных на трансляцию (особенно при максимальной концентрации). Но жизнеспособность культуры клеток не только не уступает контролю, но даже превышает его на 29% (120 мМ). Т.е. можно сделать вывод о том, что защитные системы лейкоцитов реагируют, переходя в «ждущий» режим, замедлив все процессы. Когда концентрация нитрит-аниона в среде составляла 60 мМ, происходили совсем другие изменения - при тех же незначительных изменениях крСПл наблюдалась резкая активизация репаративных систем (креПар почти в 2 раза выше контроля), что приводило к повышению устойчивости и общей активноей! генома, но плохо отражалось на жизнеспособности культуры клеток лейкоцитов. Нитрит-анион является сильным мутагеном, поэтому можно сделать предположение, что при данной концентрации возникает наибольше число повреждений ДНК, что приводит к разбалансировке функциональных систем генома. Следовательно, при внесении в питательную среду нитрит-анионов в изученных концентрациях (за исключением концентрации 60 мМ) формирование адаптивного ответа идет за счет повышения интенсивности процессов репликации, а не процессов репарации.

При действии нитрит-анионов, значения коэффициентов, характеризующих вклад различных процессов в формирование вторичного свечения (табл. 12) напоминают значения коэффициентов, полученных при действии колхицина. Но в отличие от последнего, при действии нитрит-анионов перестройки надмолекулярных структур систем репарации вносят существенно меньший вклад в формирование вторичного свечения, чем перестройки структур участвующих к трансляции.

Таблица 12

Рассчитанные коэффициенты вклада структурирования конформаций и надмолекулярных комплексов при протекании процессов репликации (принят за 1), трансляции, репарации ДНК, перестроек надмолекулярных структур воды культуры (х, у, гкводы) клеток лейкоцитов человека в формирование вторичного свечения, при воздействии на неё стресс-факторов

(колхицина, этанола, нитрит-ионов, у-радиации) в различных концентрациях/дозах

Стресс-фактор, концентрация (доза) Вклад репликации Вклад трансляции, X Вклад репарации ДНК, У Вклад изменений физико-химических воды, 2к„0ды

Колхицин, 0,03 4-2,5 мкМ 1,0 0,28±0,08 0,41 ±0,01 -0,22±0,01

у-радиацкя, 100-г350 мкР 1,0 3,40±0,01 -0,37±0,01 -1,59±0,01

Этанол, 0,17+2,72 М 1,0 -2,15±0,29 0,40±0,05 1,72±0,01 (при 0,8% 1,2)

11итрит-анионы, 154-120 мМ в среде* 1,0 0,25±0,04 0,04±0,02 -0,05±0,01

* по данны*ы Федоровой А.И. (2004) в связи с низкой способностью нитрит-анионов проникать через мембраны, его содержание, например, в растительной клетке отличается от концентрации в среде в данном диапазоне его концентраций в 20-100 раз.

Полученные результаты позволили, во-первых, подтвердить ранее сформулированную гипотезу о том, что причиной вторичных биогенных свечений являются конформационные перестройки биомакромолекул (нуклеиновых кислот, белков) в процессах их функционирования и надмолекулярных кластеров воды при формировании ответных реакций водно-клеточных Систем на действие экофакторов среды. Во-вторых, количественно оценить вклад трех основных направлений активности генома (репликативный и репаративный синтез ДНК, транскрипция) в формирование ответной реакции лейкоцитов на указанные раздражители в зависимости от их природы и количественных характеристик, а также вклад конформационных перестроек основных типов макромоле-кулярных комплексов в формирование интегрального вторичного свечения культуры клеток лейкоцитов

Выводы

1. Интенсивность вторичного свечения воды, водных растворов хлорида натрия и водно-этанольных смесей характеризует степень их надмолекулярной кластерированности. Источником вторичного свечения клеток могут быть также конформационные перестройки ДНК при функционировании генома в процессах репликации, репарации и направленные на трансляцию. Предложена модель механизма формирования вторичных свечений при функционировании нуклеопротеида ДНК в процессах матричных биосинтезов и трансформациях диссипативных кластеров воды при действии на них физических и химических экологических факторов. На основании этой модели, в частности, предложен принципиально новый механизм формирования алкогольной зависимости.

2. Изменения функциональной активности генома клеток дрожжей штамма Cuf liver, как ответные адаптивные реакции популяции на действие различных по природе экофакторов среды (0,034-2,5 мМ колхицина; 60-г480 мМ нитрит-аниона; 0,67^-10,87 М этанола, 100-f-350 мкР суммарной дозы у-радиации) имеют нелинейный характер, что указывает на наличие регуляторных обратных связей в данной клеточной системе, на её способность к адаптивной самоорганизации при действии внешних стресс-факторов. В формирование вторичного свечения культуры клеток данного штамма при действии на неё вышеуказанных экофакторов основной вклад вносят конформационные изменения ДНК в процессах репликации, превосходящие в 2,5-г20 раз вклад процессов репарации, направленных на трансляцию и конформационных перестроек кластеров воды.

' 3. Клетки корневой меристемы проростков Верхоянской экоформы ольхи кустарниковой характеризуются в 3,6-9,0 раз более высокой активностью бело-ксинтезирующих систем по сравнению с Центрально-Якутской, в 2,0-4,8 раза повышенной общей активностью генома на фоне снижения в 1,4—5,0 раза скорости процессов репарации ДНК и в 1,6-3,3 раза - активности антиоксидантных систем. Это приводит к уменьшению устойчивости генома в 3 раза, что существенно повышает вероятность закрепления спонтанных мутаций, что может быть предпосылкой к увеличению скорости образования новых экоформ ольхи кустарниковой в экстремальных климато-географических условиях Верхоянского нагорья.

4. В зоне вероятного загрязнения гептилом в районе хребта Черского обнаружена только одна из шести обследованных площадок с повышенным содержанием сильного азотсодержащего восстановителя в концентрации 0,01 мг/дм3. Сравнение биохимических характеристик семенного потомства березы тощей с этой площадки, показало, что они отличаются в 2,3-4,5 раза повышенным содержанием антиоксидантов и в 4-6 раз более высокой активностью бе-локсинтезирующих систем.

5. Ведущими в формировании вторичного свечения культуры клеток лейкоцитов человека при действии у-радиации и этанола являются надмолекулярные перестройки кластеров воды и конформационные изменения ДНК в процессах направленных на трансляцию, превосходящие в 1,64-9,2 раза вклад кон-формационных перестроек ДНК в процессах репликации и репарации. При действии колхицина и нитрит-анионов наибольший вклад в формировании вторичного свечения вносят изменения конформации ДНК в процессах репликации, превышающий в 2,44-20 раз вклад всех остальных изученных процессов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Хлебный Е.С. Взаимосвязь Кирлиановского вторичного свечения воды, ее растворов и смесей, с надмолекулярными перестройками кластеров // Тезисы VII Международного Конгресса по ГРВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание». СПб. июль 6-8. 2003. С.37. (соавторы Кер-шенгольц Б.М., Шеин A.A.)

2. Хлебный Е.С. Взаимосвязь характеристик кирлиановского свечения клеток, конформационных перестроек биологически активных молекул, в первую очередь нуклеопротеида ДНК, функциональной активности и устойчивости генетического аппарата, при действии на клетки как стресси-рующих, так и стабилизирующих воздействий //"Тезисы VII Международного Конгресса по ГРВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание». СПб. июль 6-8. 2003. С. 36. (соавтор Кершенгольц Б.М.)

3. Хлебный Е.С. Действие водно-спиртовых систем на диссипативные состояния человека. Гипотетическая модель биогенности и наркогенности спиртсодержащих продуктов // Наркология. 2004. №8. С. 64-76. (соавторы Кершенгольц Б.М., Чернобровкина Т.В., Небрат В.В.,Шеин A.A., Кершенгольц Е.Б.)

4. Хлебный Е.С. Взаимосвязь Кирлиановского вторичного свечения воды, ее растворов и смесей с надмолекулярными перестройками кластеров // Сборник материалов II Всероссийской научно-практической конференции 25-26 марта 2004г. "Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем". Пенза. 2004. С. 218-220. (соавторы Шеин A.A., Кершенгольц Б.М.)

5. Хлебный Е.С. Применение метода газоразрядной визуализации для количественного и качественного определения веществ в жидкофазных растворах и смесях // Материалы V Международной молодежной научной

конференции «Севергеоэкотех-2004». Ухта. 17-19 марта. 2004. (соавторы Шеин A.A., Кершенгольц Б.М.)

6. Хлебный Е.С. Газоразрядная визуализация - перспективы количественного и качественного определения веществ в жидкофазных растворах и смесях // Успехи современного естествознания. 2004. №7. С. 43. (соавторы Шеин A.A., Кершенгольц Б.М.)

I. Хлебные Е.С. От изучения нового физико-химического механизма патогенеза алкоголизма к высокоэффективным биофизическим технологиям его лечения и профилактики // Наука и образование. 2005. №2. С. 65-74 (соавтор Кершенгольц Б.М.)

8. Хлебный Е.С. Влияние акустических и световых волн различной частоты на перестройки водных и водно-спиртовых кластеров // IX Международный Научный конгресс по ГРВ Биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание». СПб. 2-4 июля. 2005. С. 198-202. (соавтор Кершенгольц Б.М.)

9. Хлебный Е.С. Роль воды и клеточного генома в механизмах действия сверхмалых доз излучений на организмы, в формировании их ответных реакций и вторичных излучений // Радиационная безопасность Республики Саха (Якутия): Материалы II республиканской научно-практической конференции. - Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН». 2004. С. 330-351. (соавторы Шеин A.A., Кершенгольц Б.М)

Ю.Хлебный Е.С. Method of biochemical-biophysical indication and organisms' "life's quality" forecast in conditionsof radiation // Современные проблемы генетики, радиобиологии, ридоэкологии и эволюции: Вторая междунар. конф., посвященная 105-й годовщине со дня рождения Н. В. Тимофеева-Тесовского и 70-летию публикации статьи Н.В. Тимофеева-Ресовского, К. Циммера и М.Дельброка «О природе генных мутаций и структуре гена» (Ереван 8-11 сентября 2005 г.): Аннот. докла. и статьи молодых ученых. -Дубна: ОИЯИ, 2005. С.266-269.

II.Хлебные Е.С. Роль конформационных перестроек надмолекулярных кластеров воды, ДНК и белков в реакциях клеток лейкоцитов человека на действие стресс-факторов различной природы // Наука и образование. 2006. №2. С. 45-50 (соавтор Кершенгольц Б.М.)

Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.п.л. 1,28. Тираж 100 экз. Заказ № 149.

Учреждение «Издательство ЯНЦ СО РАН»

677891, г. Якутск, ул. Петровского, 2, тел./факс: (411-2) 36-24-96 E-mail: kuznetspv@psb.ysn.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Хлебный, Ефим Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Стресс и адаптация

1.2. Механизмы влияния изученных экофакторов на живые организмы

1.3. Биохимические системы защиты генома и структур клеток от неспецифического и специфического действия экофакторов

1.4. Вода и диссипативные структуры

1.5. Метод газоразрядной визуализации 44 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Методика определения гидразина в водных и почвенных образцах

2.2.2. Комплексный цитолого-биохимический метод дифференциальной оценки активности генома в процессах репликации, 52 трансляции, репарации и его устойчивости

2.2.3. Определение активности и содержания антиоксидантов

2.2.4. Методика определения митотического индекса

2.2.5. Методика культивирования лейкоцитов из крови человека, с последующим приготовлением препаратов хромосом (для подсчета 61 митотического индекса).

2.2.6. Методика введения радиоактивной метки

2.2.7. Методика физико-химического анализа жидкостей с использованием метода газоразрядной визуализации вторичных 65 излучений

2.2.8. Статистическая обработка результатов

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние физических и химических воздействий на степень структурированности воды, водных растворов и водно-этанольных смесей

3.2. Влияние физических и химических экотоксикантов на формирование ответных адаптивных реакций дрожжевых клеток штамма Cuf liver

3.3. Влияние условий произрастания на изменение физиолого-биохимических параметров клеток корневой меристемы проростков семян ольхи кустарниковой и березы тощей.

3.3.1. Изменение физиолого-биохимических параметров в клетках корневой меристемы проростков ольхи кустарниковой в зависимости 90 от климато-географических условий места произрастания

3.3.2. Изменение физиолого-биохимических параметров клеток корневой меристемы проростков березы тощей при действии 95 экотоксикантов

3.4. Роль конформационных перестроек надмолекулярных кластеров воды, ДНК и белков в ответных реакциях клеток лейкоцитов человека 100 на действие экотоксикантов различной природы

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов"

Актуальность темы исследования. Термодинамическая открытость и сильная удаленность от равновесия биологических систем, а также нелинейность протекающих в них процессов (наличие положительных и отрицательных обратных связей) определяют их способность к самоорганизации и саморегуляции [Пригожин, Николис, Стенгерс, 1979, 2003, 2003; Чернавский, 2004; Князева, Курдюмов, 2002], которые обеспечивают сохранение целостности живой системы и гомеостаза благодаря процессам «. постоянной адаптации к постоянно изменяющимся условиям внешней среды (раздражителям)» [Селье, 1964]. Более того, только благодаря такого рода адаптациям к экологическим факторам среды биосистемы вообще могут существовать и эволюционировать как структурированные системы (с понижением энтропии) за счёт диссипации (рассеивания) энергии внешней среды.

В последнее время, большое значение в обеспечении саморегуляции биологических систем придается также конформационным перестройкам надмолекулярных кластеров водных и других сред биосистемы (также образованных слабыми взаимодействиями) под действием факторов среды, которые в свою очередь, влияют на конформации биополимерных молекул в клетке, т.е. на их функциональную активность [Бульенков, 1991; Чиркова, 1994; Воейков, 2005]. Причём направленность и количественные характеристики конформационно-функциональных перестроек биополимерных и надмолекулярных структур биосистем, образованных слабыми взаимодействиями, в рамках ответных реакций биосистем зависят как от природы и количественных энергетических характеристик экофакторов среды (концентрации, дозы и ее мощности), так и от физиологического состояния и индивидуальных свойств самой биологической системы.

Вместе с тем, в доступной нам литературе, мы не нашли работ, в которых бы в рамках единого эксперимента исследовались бы адаптивные изменения активности и конформации нуклеопротеида ДНК в различных процессах, а также надмолекулярных кластеров воды в реакциях биологических систем на действие экофакторов среды.

Целью данной работы явилось изучение роли конформационных и функциональных изменений генома растущих клеток дрожжей, меристемы растений, лейкоцитов человека в реакциях репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию, а также трансформаций пространственных надмолекулярных структур воды в формировании ответных реакций данных биосистем на действие экологических факторов различной природы и интенсивности.

Для достижения цели работы решались следующие задачи;

Управляющее влияние экологических раздражителей среды различной природы и интенсивности на различные биосистемы, обеспечивающее их способность к самоорганизации и саморегуляции, реализуется благодаря конформационным перестройкам надмолекулярных кластеров воды и информационных биополимеров клетки, приводящих к изменениям функциональной активности генома в ключевых процессах матричных биосинтезов: репликации, репарации ДНК и направленных на трансляцию. Совокупность этих процессов и определяет реакции биосистем на экофакторы среды.

Основные положения, выносимые на защиту:

Изучение закономерностей физико-химических изменений водно-спиртовых диссипативных структур в зависимости от концентрации этанола в них позволило предложить принципиально новый патогенетический механизм формирования алкогольной зависимости, на основе которого, в нашей лаборатории разработан метод патогенетического лечения алкоголизма и других аддиктивных состояний с применением рефлексотерапевтического прибора «ЭМАТ-экспресс-01».

Заключение Диссертация по теме "Экология", Хлебный, Ефим Сергеевич

выводы

2. Изменения функциональной активности генома клеток дрожжей штамма Си/ liver, как ответные адаптивные реакции популяции на действие различных по природе экофакторов среды (0,03-^-2,5 мМ колхицина; 60+480 мМ нитрит-аниона; 0,67-И 0,87 М этанола, 100+350 мкР суммарной дозы у-радиации) имеют нелинейный характер, что указывает на наличие регуляторных обратных связей в данной клеточной системе, на её способность к адаптивной самоорганизации при действии внешних стресс-факторов. В формирование вторичного свечения культуры клеток данного штамма при действии на неё вышеуказанных экофакторов основной вклад вносят конформационные изменения ДНК в процессах репликации, превосходящие в 2,5+20 раз вклад процессов репарации, направленных на трансляцию и конформационных перестроек кластеров воды.

3. Клетки корневой меристемы проростков Верхоянской экоформы ольхи кустарниковой характеризуются в 3,6-9,0 раз более высокой активностью белоксинтезирующих систем по сравнению с Центрально-Якутской, в 2,0-4,8 раза повышенной общей активностью генома на фоне снижения в 1,4-5,0 раза скорости процессов репарации ДНК и в 1,6-3,3 раза -активности антиоксидантных систем. Это приводит к уменьшению устойчивости генома в 3 раза, что существенно повышает вероятность закрепления спонтанных мутаций, что может быть предпосылкой к увеличению скорости образования новых экоформ ольхи кустарниковой в экстремальных климато-географических условиях Верхоянского нагорья.

5. Ведущими в формировании вторичного свечения культуры клеток лейкоцитов человека при действии у-радиации и этанола являются надмолекулярные перестройки кластеров воды и конформационные изменения ДНК в процессах направленных на трансляцию, превосходящие в 1,6+9,2 раза вклад конформационных перестроек ДНК в процессах репликации и репарации. При действии колхицина и нитрит-анионов наибольший вклад в формировании вторичного свечения вносят изменения конформации ДНК в процессах репликации, превышающий в 2,4+20 раз вклад всех остальных изученных процессов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Хлебный, Ефим Сергеевич, Якутск

1. Аболин Р.И. Геоботаническое и почвенное описание Лено-Вилюйской равнины. В кн.: Тр. Комиссии по изучению Якутской АССР. Л.,1929.Т.10.378 с.

2. Агроклиматический справочник по Якутской АССР.Л.: Гидрометеоиздат, 1963.144 с.

3. Акифьев А. П., Дегтярев С. В. Антропный принцип в биологии и радиобиологии. // Радиационная биология. Радиоэкология.-1999.-Т. 39, №1.-С. 5-9.

4. Александров В.Я. Реактивность клеток и белки. Л.: Наука, 1985. - 318 с.

5. Алексеев В. Г. Устойчивость растений в условиях Севера (эколого-биохимические аспекты). Новосибирск: Наука, 1994. 152 с.

6. Алексеев В.Г., Попов А.А., Кершенгольц Б.М. О характере изменений свойств пероксидазы при адаптации растений к экстремальным условиям Севера. //Физиология растений.-1983.-Т.30, вып.б.-С. 10941101.

7. Андреев В.Н., Галактионова Т.Ф. и др. Определитель высших растений Якутии. Новосибирск: Наука. 1974. 544 с.

8. Асатиани B.C. Ферментные методы анализа. М.: Наука, 1969. 740 с.

9. Барабой В.А., Брехман И.И., Голотин В.Г., Кудряшов Ю.Б. Перекисное окисление и стресс. СПб.: 1992.-148 с.

10. Ю.Батыгин Н.Ф. К вопросу о понимании процессов радиостимуляции. Матер. науч. конф. Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур. М. 1963. 216 с.

11. Благой Ю.П. Взаимодействие ДНК с биологически активными веществами (ионами металлов, красителями, лекарствами) // Соросовский образовательный журнал. 1998, №10. С. 19-20.

12. Болин Б. Глобальный климат. СПб.: Гидрометеоиздат, 1987. С. 14-34.

13. Бульенков Н.А. О возможной роли гидратации как ведущего интеграционного фактора в организации биосистем на различных уровнях их иерархии // Биофизика. Т.36, вып.2. - 1991. - С.181-243.

14. Бурлаков А.Б., Бурлакова О.В., Голиченков В.А. Дистантные взаимодействия разновозрастных эмбрионов вьюна. ДАН. 1999, Т.368. N4. С. 62-564

15. Бурлакова Е.Б., Конрадов А.А., Мальцева E.J1. Действие сверхмалых доз биологически активных веществ и низкоинтенсиных физических факторов // Химическая физика. 2003. - Т.22, №2. - С.21-40.

16. Веселовский В.А., Веселова Т.В. Нелинейные свойства биосистем и реакция растения на слабые воздействия 2 Международный симпозиум. Механизмы действия сверхмалых доз. М., 1995. - С.91.

17. Воейков B.J1. Селивановский Д.А. Динамическая нестабильность воды. 2003. // http://www.zan()7a.lv/blog/gordon/449/dinamichcskaia nestabil'nost' vody

18. Воейков B.J1. Вода с активным кислородом вода жизни. 2005. // http:/.Avww.liibinka.ru/ai1iclc/problems/voda.htm

19. Войников В.К., Иванова Г.Г., Рудиковский А.В. Белки теплового шока растений // Физиология растений. 1984. Т. 31. С. 970-979.

20. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. Якутск, 1973.120 с.

21. Гаряев П.П. Волновой геном. М., 1994. 279 с.

22. Гаряев П.П. Волновой генетический код. Москва, 1997. 108с.

23. Гераськин С. А. Концепция биологического действия малых доз ионизирующего излучения на клетки // Радиац. биол. Радиоэкол Т. 35. Вып. 5. С. 571-580.

24. Голдовский A.M. Закон множественности представителей отдельных групп веществ в растительном организме. // Успехи совр.биологии.-1941.-Т. 14, вып.1.-С. 140-146.

25. Гродзинский Д.М. Надежность растительных систем. Киев: Наук.думка, 1983. 367 с.

26. Гродзинский Д.М. Радиобиология растений. Киев: Наук. Думка, 1989. 380 с.

27. Гудков И.Н., Гродзенский Д.М. Действие пострадиационной обработки семян радиозащитными веществами на эффект стимулирующего действия излучений // В сб.: Агрономическая физиология, 1974. Вып.35. С. 18-22.

28. Гурвич А.Г., Гурвич Л.Д. Митогенетическое излучение. М.: Медгиз; Наркомздрав СССР, 1945

29. Деверолл Б. Дж. Защитные механизмы растений. М., 1980. 126 с

30. Досон Р, Эллиот Д, Эллиот У, Джонс К. Справочник биохимика. М.:Мир. 1991.544 с.

31. Дубинин Н. П. Эволюция популяций и радиация. М. Атомиздат. 1966. 744 с.

32. Дуброва Ю. Радиация и мутации у человека // Бюллетень программы ядерная и радиационная безопасность. 2000, №5-6.

33. Егорова А.А., Васильева И.И., Степанова Н.А. Фесько Н.Н. Флора тундровой зоны. Якутск: ЯНЦ СО РАН СССР, 1991. 7 с.

34. Еловская Л.Г. Засоленные почвы Якутии // Почвоведение, 1965, №4. С. 28-33.

35. Еловская Л.Г. Почвы земледельческих районов Якутии и пути повышения их плодородия. Якутск, 1964. 76 с.

36. Еловская Л.Г. Состояние и проблемы почвоведения и агрохимии в Якутии. В кн.: Мерзлота и почва. Якутск, 1974, вып.З. С. 10-78.

37. Еловская Л.Г., Коноровский А.К. Районирование и мелиорация мерзлотных почв Якутии. Новосибирск: Наука, 1978. 178 с.

38. Жестяников В.Д. Репарация ДНК и ее биологическое значение. // В сб.: Биологическое действие ультрафиолетового излучения.- М.: Наука, 1975.-С. 39-45.

39. Жестяников В.Д., Игушева О.И. Связь транскрипции и репарации радиоиндуцированных повреждений ДНК. // Радиационная биология. Радиоэкология.-1997.-Т.37,№ 4.-С. 549-554.

40. Жимулев И. Ф. Хромомерная организация политенных хромосом. Новосибирск: Наука, 1994. С. 315-354.

41. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Изд-во Сиб. универ., 2003. 479 с.

42. Жимулев И.Ф. Современные представления о структуре генов у эукариот//Соросовский образовательный журнал. 2000, №7, С. 17-20.

43. Журавская А.Н. Адаптация к экстремальным условиям среды и радиочувствительности растений (радиобиологические исследование). Автореф. дис. на соиск. учен, степени док. биол. наук, Москва. 2001. 44 с.

44. Журавская А.Н., Кершенгольц Б.М. Избранные лекции по курсу: «Радиоэкология с основами радиобиологии». Якутск Изд-во Якутского ун-та, 1997 С. 36-38.

45. Журавская А.Н., Позолотина В.Н., Альшиц JI.K., Кершенгольц Б.М., Чуева Т.А., Куликов Н.В. Некоторые закономерности внутривидовой радиочувствительности у пшениц // Радиобиология. 1992.Т.32, №4. С.580-587.

46. Инге-Вечтомов С.Г. Экологическая генетика. Что это такое // Соросовский образовательный журнал. 1998, №2. С 63

47. Казначеев В.П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск: Наука, 1980,-191 с.

48. Калоус В., Павличек 3. Биофизическая химия. — М.: Мир, 1985. С. 140 -145.

49. Кершенгольц Б. М. Саморегулирующиеся системы на биохимическом уровне организации материи и в социально-экономической структуреобщества // Тез. докл. межвузов, конф. "Наука не востребованный потенциал". Якутск: ЯГУ, 1996. Т.З. С. 48-51.

50. Кершенгольц Б.М. Неспецифические биохимические механизмы адаптации организмов к экстремальным условиям среды. // Наука и образование.-1996.-Т.З.-С. 130-138.

51. Кершенгольц Б.М. Основные биохимические механизмы влияния экзогенного этанола на обмен веществ в организме человека (обзор). // Сб.: Этанол и его метаболизм в высших организмах.-Якутск: Изд. ЯНЦ СО АН СССР.-1990.-С. 106-125.

52. Кершенгольц Б.М. Полиморфизм АДГ и АльДГ в основных популяциях населения Центральной Якутии. // Сб.: Проблемы современной наркологи и.-М.: изд. 2-го МОЛГМИ.-1990.-С. 27-28.

53. Кершенгольц Б.М., Ильина Л.П. Биологические аспекты алкогольных патологий и наркоманий: Учебное пособие. Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 1998. С. 11-20.

54. Климат Якутска. JI.: Гидрометеоиздат, 1982. 200 с.

55. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1998. С.167-178.

56. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация, темпомиры СПб.: Алетейя, 2002. -414 с.

57. Колосова О.Н. Эколого-физиологические механизмы регуляции метаболизма при адаптации высших позвоночных к условиям Севера: Автореф. докт. дисс. на соиск. уч.степ. докт биол. наук.-М.: ППО «Известия» Упр. Делами Президента РФ. 1998. 40 с.

58. Кононов К.Е. Луга поймы реки Лены. Якутск: Кн.изд-во, 1982 216 с.

59. Короткое К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. С-Петербург: Изд-во СПб государственного Института точной механики и оптики -технического университета. 2001. - 360 с.

60. Кроновер P.M. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории // М.: Постмаркет, 2000. — 352 с.

61. Кудряшов Ю.Б., Перов Ю.Ф., Голеницкая И.А. Механизмы радиобиологических эффектов неионизирующих электромагнитных излучений низких интенсивностей // Радиационная биология. Радиоэкология. — 1999. — Т. 39, №1.

62. Кузин А. М. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии. М. 1970. 222 с.

63. Кузин A.M. Вторичные биогенные излучения лучи жизни. Пущино: Изд-во Пущинского научного центра РАН, 1997. С. 3-34.

64. Кузин A.M. Теоретические основы метода предпосевного облучения семян. Матер, науч. конф. Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур. М. 1963. 216 с.

65. Кузин A.M., Суркенова Г.Н., Ревин А.Ф. Вторичное биогенной излучение живых тканей после их у-облучения в малых дозах. 2 Международный симпозиум. Механизмы действия сверхмалых доз. -М., 1995.-С.40.

66. Кузьменко Т.С., Гаркави Л.Х., Квакиа Е.Б. Теория неспецифических адаптационных реакций, синергетика и влияние малых доз. 2

67. Международный симпозиум. Механизмы действия сверхмалых доз. -М., 1995.-С.40-41.

68. Кулаева О. Н. Белки теплового шока и устойчивость растений к стрессу //Соросовский образовательный журнал. 1997. №2. С. 5-13.

69. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высш.школа, 1980. 293 с

70. Левонтин Р.К. Адаптация. Эволюция. М.: Мир, 1978.- 378 с.

71. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функции клетки. М.: Мир, 1974. 957 с.

72. Литошенко А. Я. Триггер процесса старения в ядре или митохондриях // Известия Академии Наук. Серия биологическая. N 4. 1992. С. 645647.

73. Лобашев М. Е. Физиологическая гипотеза мутационного процесса // Исследования по генетике. 1976, №6. С. 3-15.

74. Лозовская Е. Р., Левин А.В., Евгеньев М.Б. Тепловой шок у дрозофилы и регуляция активности генома//Генетика. 1982. Т. 18. С. 1749-1762.

75. Москалев Ю. И. Отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений. М. Медицина. 1991. С. 35-56.

76. Моссэ И. Б. Радиогенетические эффекты в клетках эукариот // Радиационный мутагенез и его роль в эволюции и селекции. М. Наука. 1987. С. 73-83.

77. Небрат В.В. Фрактально-полевой ориентационпый эффект в модели биологических ритмов // Немедикаментозные методы лечения и реабилитации в неврологии. Сборник научных трудов. -Новокузнецк: ИПК. 2002. - С. 50-57.

78. Небрат В. В. Диссипативные структуры и состояния человека. // X Российско-Японский международн. медицинский симпозиум 22—25 авг. 2003 г.: Тез. докл. — Якутск, 2003. — С. 677—678.

79. Некрасов И.А. Вечная мерзлота Якутии. Якутск, 1984. 119 с

80. Николас Г., Пригожин И. Познание сложного (Синергетика от прошлого к будущему). М.: Едоториал УРСС, 2003. - 344 с.

81. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах.-М.,Мир,1979.

82. Островская В.М. Методика экспрессного полу количественного определения гидразна в воде водопровода, водоемов и почвах. М.: Экотест, 2000. С. 2-8.

83. Островская В.М., Малышев Д.А., Давидовский Н.В. Оперативное тестовое определение 1,1-диметилгидразина в поверхностных водах и грунтах // Аналитика и контроль. 2000, Т.4, №2.198.

84. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос, 1974. 288 с.

85. Полевой В. В. Физиология растений. М.: Высшая школа, 1989. 464 с.

86. Пригожин И. От существующего к возникающему. — М.: Наука,1985.-328 с.

87. Ю2.Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой М.:Едиториал УРСС, 2003. 288 с. (Серия «Синергетика: от прошлого к будущему).

88. Рогожин В.В. Методы биохимических исследований: Учебное пособие, Якутск.-1999,-93 с.

89. Рябченко Н.И., Иванник Б.П. Анализ повреждаемости, репарации и деградации ДНК в тканях облученных животных. // Мед. радиология.-1982.-№ 9.-С.21 -24.

90. Саввинов Д. Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней мерзлоты. Новосибирск: Наука, 1976. 254 с.

91. Саввинов Д. Д. Кононов К.Е. Тепловой баланс луговой растительности и климат мерзлотных пойменных почв. Новосибирск: Наука, 1981. 176 с.

92. Саввинов Д. Д. Особенности водного режима лугово-черноземных почв Центральной Якутии: Автореф.дис. канд. геогр.наук.Якутск,1966.17 с.

93. Саенко А.С., Сынзыныс Б.И., Готлиб В .Я. и др. О природе и репарации сублетальных повреждений. // Радиобиология.-1981.-Т.21, № 1.-С.26-44.

94. Сингер М., Берг П. Гены и геномы.-T.l. М.: Мир, 1998,-373 с.

95. Синицын Н.И., Петросян В.И., Ёлкин В.А., Девятков Н.Д., Гуляев Ю.В., Бецкий О.В. Особая роль системы «миллиметровые волны -водная среда» в природе // Биомедицинская радиоэлектроника. №1, 1998.-С.5-24.

96. Ю9.Сойфер В.Н. Репарация генетических повреждений // Соросовский образовательный журнал. 1997, №8. С.4-13.

97. Сосунов А.А. Оксид азота как межклеточный посредник // Соросовский образовательный журнал. 2000, №12. С 63

98. Ш.Тихомирова М. М., Ватти К. В., Мамон J1. А. и др. Механизмы, обеспечивающие устойчивость генетического материала клетки к стрессовым воздействиям // Генетика. 1994, Т. 30. С. 1097-1105

99. Удовенко Г. В. Физиологические механизмы адаптации растений к различным экстремальным условиям // Труды ВНИИ растениеводства по прикл. ботанике, генетике и селекции. 1979. Т. 64. № 3. С. 5-22.

100. ПЗ.Фаворова О.О. Сохранение ДНК в ряду поколений: репликация ДНК // Соросовский образовательный журнал.-1996.-№ 4.- С. 11-17.

101. Хлебный Е.С., Кершенгольц Б.М. К вопросу о физико-химических механизмах формирования ответных адаптивных реакций одноклеточных организмов на действие стресс-факторов среды // Наука и образование, 2005, №2. С. 65-74.

102. Пб.Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.:Мир, 1988. 569 с.

103. Цыпленкин Е.И. Труды Ин-та мерзлотоведения АН СССР. М., 1944. Т.4. С.230-255

104. Чернавский Д.С. Синергетика и информация. Динамическая теория информации /Издание 2-е исправленное и дополненное/ М.:Едиториал УРСС, 2004. 288 с. (Серия «Синергетика: от прошлого к будущему).

105. Чиркова Э.Н. Волновая природа регуляции генной активности. Живая клетка как фотонная вычислительная машина // Успехи современной биологии. Т.114, №6. - 1994. - С.659-678.

106. Шабетник В.Д. Фрактальная физика // Физическая мысль России. 1997. - №1. - С. 76-94.

107. Шарапов Н.И. Закономерности химизма растений. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1962. 130 с

108. Шарапов Н.И. Химизм растений и климат. M.-J1.: Изд-во АН СССР, 1954.208 с.

109. Шаройко В.В Антиоксидантные и ДНК-репарационные системы в защите клеток от экзо- и эндогенных токсикантов: катионов свинца,фенолов и активных форм кислорода // Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. биол. наук, Якутск. 2003.20 с

110. Шаройко В.В., Нуреева Г.В., Журавская А.Н., Кершенгольц Б.М. Влияние катионов свинца (II) и некоторых комплексов БАВ растительного происхождения на активность и устойчивость генома растений // Сибирский экологический журнал. 2002, №2. С.127-135.

111. Шашко Д.И., Климатические условия земледелия Центральной Якутии. М.: Изд-во АН СССР, 1961.264 с.

112. Constantine N.G., Stanley K.R. Superoxide Dismutases in hanger plants // Plant Physiol. 1977.V.59.P.565-569.

113. Frank H.S., Wen W.Y. Discuss Faraday Soc. V. 24, p. 133, 1957

114. Georgopoulos C., Welch W.J. Rolle of the major heat shock proteins as molecular chaperones // Annu. Rev. Cell Biol. 1993. Vol. 9. P. 901-934.

115. Marchesini A., Segui P., Lansani G.A. Peroxidase spectrum in plant ontogenesis. //Agrochemical.-1969.-V.13.-P. 1-2.

116. Morimoto R.I. Cell in stress: transcriptional activation of heat shock genes // Science. 1993. Vol. 259. P. 1409-1410.

117. Nover L., Hellmund D., Neumann D. et al. The heat shock response of eukaryotic cells // Biol. Zbl. 1984. Vol. 103. P. 357-435.

118. Skarja M., Berden M., Jerman I. The influence of ionic composition of water on the corona discharge around water drops. GDVRescarch.com, 2001.

119. Tikhomirova M.M. Relationship between an organism's radiosensitivity and its level of repair processes. // Genetika.-1980.-№ 4.-P.628-633.

Информация о работе

Хлебный, Ефим Сергеевич
кандидата биологических наук
Якутск, 2006
ВАК 03.00.16

Диссертация

Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Физико-химические изменения воды в эколого-биохимических реакциях дрожжевых, растительных и животных клеток на действие экофакторов - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы