WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

Влияние на люминесцентные бактерии бета- и альфаизлучающих радионуклидов на примере трития и америция-241

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Селиванова Мария Александровна

ВЛИЯНИЕ НА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ БАКТЕРИИ БЕТА- И АЛЬФАИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ НА ПРИМЕРЕ

ТРИТИЯ И АМЕРИЦИЯ-241

03.01.02 – биофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва – 2013 2

Работа выполнена на кафедре биофизики Института фундаментальной биологии и биотехнологии ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Кудряшева Надежда Степановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Новиков Кирилл Николаевич, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химии биомембран Биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова доктор химических наук, профессор Шишкина Людмила Николаевна, заведующая лабораторией физико-химических проблем радиобиологии и экологии Института биохимической физики им Н. М. Эмануэля РАН

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук (ИБК РАН), г. Пущино.

Защита диссертации состоится «29» мая 2013 года в 13.30 час. на заседании диссертационного совета Д 002.039.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук по адресу: 119334, г. Москва, ул. Косыгина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук.

Автореферат реферат разослан «» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук Мазалецкая Л.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы:

В настоящее время рост в окружающей среде радиоактивных загрязнений техногенного характера ставит перед исследователями задачу изучения воздействия низкодозового облучения на организмы, а также поиска новых методов мониторинга состояния окружающей среды.

Микроорганизмы являются простейшими и одновременно важнейшими компонентами биосферы, и их состояние может служить индикатором состояния экосистемы в целом. В данной работе в качестве биологической тестовой системы нами выбраны морские люминесцентные бактерии. Эти бактерии представляют собой удобные модельные объекты для изучения закономерностей воздействия радиоактивного излучения на организмы, так как интенсивность их свечения чрезвычайно чувствительна к присутствию экзогенных соединений. Именно поэтому биолюминесцентные системы уже более 40 лет используются в качестве биотестов для мониторинга токсичности различных сред [1] и механизмы их взаимодействия с экзогенными соединениями достаточно хорошо изучены [2]. Биолюминесцентные биотесты характеризуются высокой скоростью анализа (1-5 мин), чувствительностью и возможностью приборной регистрации параметра физиологической активности – интенсивности свечения. Кроме того, возможность использования биолюминесцентных систем различной сложности (биолюминесцентных бактерий и выделенных ферментов), позволяет сравнивать эффекты на клеточном и биохимическом уровнях.

Выбор объектов исследования (бета-излучающего радионуклида трития и альфа-излучающего радионуклида америция-241) связан с тем, что в последние годы наблюдается увеличение содержания данных радионуклидов в окружающей среде.

Тритий, бета-излучающий изотоп водорода, является одним из самых распространенных продуктов распада радиоизотопов, использующихся в ядерной промышленности. Тритий находится в окружающей среде в основном в виде тритиевой воды и обладает высокой проникающей способностью; его содержание в организмах пропорционально его концентрации в окружающей среде. По химическим свойствам тритий аналогичен стабильному изотопу водорода и способен замещать его в органических соединениях. Несмотря на то, что энергия бета-частиц трития мала и он считается одним из самых безопасных радиоизотопов, попадая в ткани, он создает значительную плотность ионизации среды. Положительно заряженный ион гелия-3, который (наряду с электроном) является продуктом радиоактивного распада трития, – чрезвычайно активная частица, способная акцептировать электрон из окружающей среды до завершения устойчивой электронной оболочки инертного газа, гелия. При этом в организме интенсифицируются процессы переноса заряда.

Благодаря низкой энергии бета-распада, тритий является удобным объектом для изучения защитных реакций организма в условиях низких и средних доз облучения. Понимание молекулярных механизмов активации и подавления физиологических функций организмов в таких условиях чрезвычайно актуально в настоящее время.

Америций-241, альфа-излучающий радионуклид, имеет техногенное происхождение и является одним из побочных продуктов ядерного производства. Известно, что до 20% общего содержания америция- связывается с биологическими тканями организмов [3].

Сравнение действия альфа- и бета-излучающих радиоизотопов на организмы в настоящее время является актуальным.

Цель исследования – изучение хронического воздействия радионуклидов трития и америция-241, характеризующихся соответственно бета- и альфа- распадом, на морские люминесцентные бактерии.



В работе поставлены следующие задачи:

1. Сравнение хронического воздействия альфа- и бета-излучающих радионуклидов на примере америция-241 и трития на кинетику биолюминесценции Photobacterium phosphoreum и выделенной ферментативной системы НАД(Ф)H:ФМН-оксидоредуктаза – люцифераза.

2. Оценка накопления радионуклидов клетками бактерий и молекулами ДНК.

3. Выявление роли пероксидных соединений в процессе воздействия радионуклидов на люминесцентные бактерии.

4. Изучение поврежденности клеток методом электронной микроскопии.

5. Изучение изменения структуры внутриклеточных компонентов при воздействии радионуклидов методом ИК-спектроскопии.

6. Сравнение воздействия радионуклидов америция-241 и трития на рост бактерий.

Научная новизна. На примере трития впервые исследовано воздействие растворов бета-излучающего радионуклида на биолюминесцентные системы:

интактные и лиофилизированные бактерии P.phosphoreum, а также на выделенную ферментативную систему сопряженных реакций. Показано, что реакция клеток светящихся бактерий на воздействие альфа- и бета-излучающих радионуклидов америция-241 и трития является схожей: кинетика люминесценции включает три последовательные стадии, а именно, отсутствие эффекта, активация и ингибирование свечения, которые можно интерпретировать как соответственно распознавание стресс-фактора, радиационный гормезис и подавление физиологической функции.

Отклик ферментативной системы на воздействие трития включает только один эффект – активацию либо ингибирование свечения (в зависимости от радиоактивности среды). Зависимость интенсивности биолюминесценции от радиоактивности тритиевой воды носит монотонный характер.

На примере америция-241 доказано участие пероксидных соединений в эффектах альфа-излучающих радионуклидов высокой удельной активности на биолюминесцентные тестовые системы.

В ИК-спектрах бактериальных клеток обнаружен сдвиг полосы амид-I клеточных белков на +6 см–1 при воздействии трития, что предполагает увеличение доли -структурированных белков в качестве защитной реакции бактерий на стрессовое воздействие. Не обнаружено достоверных сдвигов в ИК-спектрах при воздействии америция-241.

Определено накопление трития и америция-241 в клетках бактерий.

Визуализированы изменения бактериальных клеток при воздействии трития.

Показано, что присутствие америция-241 (0,37-6,67 кБк/л) в питательной среде вызывает подавление роста бактерий, в то время как тритий активирует бактериальный рост при удельных активностях 10-104 кБк/л и подавляет при удельных активностях, превышающих 105 кБк/л.

биолюминесцентные системы могут быть использованы в экологических исследованиях для мониторинга воздействия растворов радионуклидов на водные микроорганизмы при различных дозах хронического облучения.

Результаты работы могут являться основой для разработки биолюминесцентных методик мониторинга радиотоксичности изотопов, характеризующихся альфа- и бета-распадом, в растворах низкой и средней радиоактивности.

Времена начала активации и ингибирования бактериальной биолюминесценции предложены в качестве тестового параметра для оценки чувствительности бактерий к тритию.

Положения, выносимые на защиту:

1. Три последовательных стадии воздействия трития и америция-241 на кинетику люминесценции бактерий: отсутствие эффекта, активация и ингибирование люминесценции. Отсутствие этой последовательности в кинетике биолюминесценции ферментативной системы.

2. Участие пероксидных соединений в биологических эффектах альфаизлучающих радионуклидов высокой удельной радиоактивности в биолюминесцентных тестовых системах.

3. Сдвиг полосы амид-I клеточных белков в ИК-спектрах бактериальных клеток при воздействии трития, предполагающий увеличение доли -структурированных белков в качестве защитной реакции бактерий на стрессовое воздействие; отсутствие этой реакции при воздействии америция-241.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на 15-ой, 16-ой и 17-ой Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008, 2009, 2010), 3-ей Российской школе по радиохимии и ядерным технологиям (Озерск, 2008), 5-ой молодежной научно-практической конференции «Ядерно-промышленный комплекс Урала:

проблемы и перспективы» (Озерск, 2009), Международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2009), 6-ой Российской конференции по радиохимии «Радиохимия-2009» (Москва, 2009), 16-ом и 17-ом Международных симпозиумах по биолюминесценции и хемилюминесценции (Лион, Франция, 2010; Гелф, Канада, 2012), 10-ой Международной научнопрактической конференции «Интеллект и наука» (Железногорск, 2012), Практикуме по коммерциализации технологий в рамках программы "Фундаментальные исследования и высшее образование" (Владивосток, 2010), 14-ом и 15-ом Международном симпозиуме по биолюминесцентной спектрометрии (Прага, Чешская республика, 2010; Барселона, Испания, 2012), 5-ой Центрально-Европейской конференции «Химия в Биологии» (Примоштен, Хорватия, 2010), Международной конференции молодых ученых «Проблемы экологии» (Иркутск, 2010), 10-ой Конференции по радиационной физике и радиационной защите (Каир, Египет, 2010), Конференции «Спектроскопия в биологических науках 21 века» (Пекс, Венгрия, 2011), 37-ом Международном спектроскопическом коллоквиуме (Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2011), 14-ом Международном конгрессе по радиационным исследованиям (Варшава, Польша, 2011), 6-ом Съезде Российского фотобиологического общества (пос.

Шепси, 2011), 34-ом Съезде европейского сообщества радиационных исследований (Виетри-суль-маре, Италия, 2012).

Работа выполнена при финансовой поддержке следующих фондов и организаций: Министерства образования и науки РФ, НОЦ «Енисей», 2007;



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие материалы:

«Памирский Игорь Эдуардович АНАЛИЗ СТЕПЕНИ СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОДНОТИПНОСТИ ПОЛИВАЛЕНТНОГО ИНГИБИТОРА ПРОТЕАЗ, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЕ ЖИВОТНЫХ, И СОЕВОГО ИНГИБИТОРА ТРИПСИНА 03.00.13 – физиология 03.00.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Благовещенск – 2009 2 Работа выполнена на кафедре биологической химии ГОУ ВПО Амурская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения и социального развития ...»

«КОВПАК НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА ВНУТРИВИДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ КОРЮШКОВЫХ РЫБ РОССИИ 03.02.07 – генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени Владивосток – 2010 2 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Скурихина Любовь Андреевна Официальные оппоненты: доктор биологических наук Фролов Сергей Владимирович доктор ...»

«Верещагин Владимир Александрович Молекулярное типирование клинических штаммов Neisseria gonorrhoeae 03.00.04 – Биохимия 03.00.03-Молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва - 2006 Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении Научноисследовательском институте физико-химической медицины Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Говорун ...»

«Эрдэнэгэрэл АРИУНБОЛД ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ СУХИХ СТЕПЕЙ СРЕДНЕЙ ХАЛХИ (СОМОН БАЯН–УНДЖУЛ, МОНГОЛИЯ) 03.02.01 – Ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт–Петербург 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете им. С. М. Кирова доктор биологических наук, профессор Научный руководитель ...»

«Антонов Алексей Иванович КУЛИКИ (CHARA DRII) П РИАМУ РЬЯ : ВИДОВОЙ СОСТАВ, МИГРАЦИИ, РЕСУ РСЫ И ОХРАНА 03.02.14 — биологические ресурсы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Владивосток 2011 2 Работа выполнена в Тихоокеанском институте географии ДВО РАН Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Бочарников В. Н. Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мартыненко А. Б., кандидат биологических наук, доцент Глущенко Ю. ...»

«АФАНАСЬЕВА Евгения Георгиевна МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕЖВИДОВЫХ БАРЬЕРОВ В ПЕРЕДАЧЕ ПРИОННОГО СОСТОЯНИЯ У ДРОЖЖЕЙ Специальность 03.01.03 – молекулярная биология Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва 2011 Работа выполнена в лаборатории молекулярной генетики Института экспериментальной кардиологии ФГУ РКНПК МЗ и СР РФ. Научный руководитель: доктор биологических наук Кушниров Виталий Владимирович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, ...»

«Воробьев Алексей Викторович ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ МЕТАНО- И МЕТИЛОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ СЕМЕЙСТВА BEIJERINCKIACEAE Специальность 03.00.07 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва - 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН Научный руководитель: доктор биологических наук С.Н. Дедыш Официальные оппоненты: доктор биологических наук Д.Ю. ...»

«КОЗИНА Ирина Владимировна МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДЕТЕКЦИЯ И НОВЫЕ ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОФИЛЬНЫХ БАКТЕРИЙ РОДОВ THERMOANAEROBACTER И CALDANAEROBACTER Специальность 03.00.07-микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2008 Работа выполнена в Институте микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН Научный руководитель: доктор биологических наук Е.А. Бонч-Осмоловская Официальные оппоненты: доктор биологических наук профессор А.С. Яненко доктор ...»

«МОРОЛДОЕВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ ЖУКОВ-ЖУЖЕЛИЦ (COLEOPTERA, CARABIDAE) КРИОАРИДНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЮГА ВИТИМСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ 03.00.16 - экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ – 2009 Работа выполнена в Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН Амшеев Роман Маньярович, Научный руководитель: доктор биологических наук Хобракова Лариса Цыренжаповна, Научный консультант: кандидат биологических наук Официальные оппоненты: ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.