WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 |

Биохимическая диагностика загрязнения объектов окружающей среды

-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ОБЩЕМУ И ПРОФЕССИОНАЛЬНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РИЗАЕВА Елена Петровна

БИОХИМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

КАЗАНЬ - 1998

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии экологического факультета Казанского государственного университета.

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент Евтюгин Г.А.

Научный консультант доктор химических наук, профессор Латыпова В.З.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, доцент Евгеньев М.И.

кандидат биологических нааук, старший научный сотрудник Зобов В.В.

Ведущая организация: Институт проблем прикладной экологии и природопользования, г.Уфа

Защита состоится " " 1998 г. в часов на заседании Специализированного ученого совета К 053.29.24 при Казанском государственном университете по адресу: 420008, г.Казань, ул. Кремлевская, 18, Казанский государственный университет, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГУ.

Автореферат разослан " " 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного совета К 053.29.24, кандидат химических наук Евтюгин Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экспресс-оценка загрязнения объектов окружающей среды является необходимым компонентом экологических исследований, включая нормирование сбросов и выбросов загрязняющих веществ и оценку экологических последствий загрязнения. Учитывая постоянно растущий перечень загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, а также ужесточение гигиенических показателей их нормирования, полный химический анализ загрязнения вод, почв, растительности представляет собой очень сложную и дорогостоящую задачу. Поэтому возрастающее внимание уделяется экспресс методам контроля, ориентированным на детектирование опасных уровней загрязнения и оценку совокупного воздействия токсикантов на окружающую среду. В этой связи актуальной является задача разработки методов биохимической диагностики загрязнения, сочетающих чувствительность методов биотестирования и операционные характеристики химических сенсоров. Практическое внедрение таких биосенсорных устройств позволит расширить сферу экологического мониторинга, снизить риск опасного загрязнения биосферы, в том числе среды обитания человека.

Диссертация выполнена в рамках основного научного направления кафедры прикладной экологии Казанского государственного университета "Развитие теоретических и прикладных основ экологического мониторинга (рег.№ 0/980006937) при поддержке грантов РФФИ № 97-03-33210 "Разработка тестовых методов определения ингибиторов гидролитических ферментов с помощью электрохимических биосенсоров", Санкт-Петербург-ского конкурсного центра № 97-0-9.5-238 "Методы групповой оценки загрязнителей окружающей среды на основе биохимических тестов и биосенсоров" и программы ФЦНТП РФ "Новые принципы и методы получения химических веществ и материалов", тема 30.05 "Теоретические и практические основы изменения избирательности биоспецифических методов анализа для решения конкретных аналитических задач".

Целью настоящего исследования явилось изучение аналитических и операционных характеристик холинэстеразного биосенсора для контроля объектов окружающей среды, выявление экспериментальных факторов, определяющих чувствительность определения специфических ингибиторов в многокомпонентных средах, включая реальные объекты окружающей среды, а также разработка экспертной системы для оценки загрязненности (токсичности) сточных вод на основе обобщенных показателей, включающих антихолинэстеразную активность образца.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выявить механизм формирования отклика биосенсора к ингибитору, в том числе изучить влияние носителя фермента, сорбции веществ на мембране на аналитические характеристики определения загрязнителей окружающей среды ингибиторов различного механизма действия;

- установить влияние макрокомпонентов тестируемого образца, таких как органические растворители, поверхностно-активные вещества, ингибиторы обратимого механизма действия, на чувствительность определения специфических ингибиторов, определить способы дифференциации и интерпретации отклика биосенсора при совместном присутствии в анализируемом растворе ингибиторов различного механизма действия;

- произвести скрининг антихолинэстеразной активности промышленных сточных вод и на этой основе разработать экспертную систему продукционного типа для оценки характера загрязненности (токсичности) вод, базирующейся на результатах биохимического тестирования с привлечением других обобщенных физико-химических показателей, оценить эффективность методов математической классификации, использованных для построения экспертных систем.

Научная новизна и практическая значимость работы заключается в том, что она углубляет представления о закономерностях функционирования биосенсоров для определения ингибиторов в многокомпонентных средах, а также расширяет сферу применения биохимических средств диагностики в экологическом мониторинге. Впервые на основе изучения влияния экспериментальных факторов (условия измерения, присутствие поверхностно-активных веществ и органического растворителя, материал мембраны) установлен вклад поверхностных процессов (сорбция, массоперенос реагентов) в формирование отклика холинэстеразного биосенсора к ингибиторам различного механизма действия, показана возможность расчета кинетических параметров ингибирования. На этой основе определены пути регулирования чувствительности и селективности определения ингибиторов путем изменения гидрофобности ферментсодержащих мембран и подавления защитного эффекта обратимых ингибиторов холинэстераз. Впервые построена экспертная система оценки загрязненности сточных вод на основе обобщенных показателей, включающих биохимическое тестирование, и проведена сравнительная оценка методов построения экспертной системы с помощью традиционных (дискриминантный анализ) и нетрадиционных (нейронные сети прямого распространения и Fuzzy ART Map) статистических методов.



Часть экспериментальных результатов и выводы на их основе использованы в учебном процессе Казанского государственного университета при чтении общего курса "Экологический мониторинг".

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Международном симпозиуме "Применение биосенсоров для прямого определения загрязнителей окружающей среды в полевых условиях" (Смоленице, Словакия,1997), Международном симпозиуме "Применение биосенсоров для анализа загрязнителей окружающей среды" (Коимбра, Португалия, 1998), 9 Европейской конференции по химическим сенсорам и трансдьюсерам (Варшава, 1997), 9 Европейской конференции по электроаналитической химии (Коимбра, Португалия, 1998), на научных конференциях Казанского государственного университета в 1997, 1998 гг.

Основные результаты изложены в 2 статьях и 4 тезисах докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, включает 23 рисунка и 26 таблиц и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (151 источник) и приложения.

Во Введении обоснована актуальность работы, ее новизна и практическая значимость, сформулированы цель исследования и основные задачи. Первая глава посвящена обзору литературы по определению загрязнителей окружающей среды с помощью биосенсоров. Во второй главе приведено описание методов исследования. Основный результаты экспериментальных исследований и их обсуждение приведено в главах 3-4.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. В исследованиях использовали промышленно выпускаемые препараты бутирилхолинэстеразы (ХЭ) из сыворотки крови лошади, КФ 3.1.1.8, производства НПО"Биомед", Пермь, с удельной активностью 4.2±0.5 Е/мг. Субстратами ферментативной реакции служили бутирилхолин иодид (БХИ), ацетилхолин иодид (АХИ) и хлорид. Измерения проводили в 0.002 М. фосфатном или трис-буферных растворах, содержащих для постоянства ионной силы 0.1 моль/л хлорида натрия.

Иммобилизацию ХЭ проводили путем кросс-сшивки глутаровым альдегидом на поверхности кальки чертежной (ТУ 89289), нитратцеллюлозной (SM 11303, Sartorius) или нейлоновой (Hybond, Amersham) мембран. Мембраны фиксировали на поверхность плоского рН-метрического стеклянного электрода. Откликом служил максимальный сдвиг потенциала биосенсора после добавления субстрата, обусловленный выделяющейся в мембране в результате ферментативного процесса масляной или уксусной кислотой.

(CH3)3N+CH2CH2OCOC3H7 + H2O (CH3)3N+CH2CH2OH + C3H7COOH Измерения проводили относительно идентичного рН-электрода без мембраны с помощью иономера И-130 (Гомель, Белорусь).

Характеристики ферментсодержащих мембран и биосенсора на их основе приведены в табл.1.

Характеристики ферментсодержащих мембран и отклика биосенсоров Удельная активность ХЭ, Е/см2 0.010±0.003 1.8±0.3 1.4±0. иммобилизации,% состоянии при 4 С, месяцев Примечание. а). Концентрация БХИ 0.002 моль/л В качестве модельных ингибиторов ХЭ были изучены фосфорорганические пестициды - диазинон {О-(2-изопропил-4-метилпиримидил-6)-О,О-диэтилтиофосфат; фозалон {О,О-диэтил-S-(6-хлор-2-оксобензоксазолинил-3метил)-дитиофосфат; метафос {О,О-диметил-О(4-нитрофенил)тиофосфат}; корал {О,О-диэтил-О-(3-хлор-4-метилкумаринил)тиофосфат}, а также соли меди(II), алюми-ния(III), кадмия(II), фторид натрия, гидразониевые соли диалкилдитиофосфатов и диалкилфосфитов:

A-1 [o-NO2C6H4CH=N-N(CH3)2] [(CH3O)2PHO] A-2 [o-ClC6H4CH=N-N(CH3)2] [(CH3O)2PHO] [m-NO2C6H4CH=N-NH(CH3)2]+ [S2P(OC2H5)2]В- [m-NO2C6H4CH=N-NH(CH3)2]+ [S2P(OC3H7-i)2]- [o-NO2C6H4CH=CHCH=N-NH(CH3)2]+ [S2P(OC2H5)2]- [o-NO2C6H4CH=CHCH=N-NH(CH3)2]+ [S2P(OC3H7)2]- [o-NO2C6H4CH=CHCH=N-NH(CH3)2]+ [S2P(OC3H7-i)2]- Определение ингибиторов в модельных водных растворах. В табл. приведены аналитические характеристики определения пестицидов из модельных водных растворов.



Pages:     || 2 | 3 |
 


Похожие материалы:

«Гусев Евгений Сергеевич ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ФИТОПЛАНКТОНА СТРАТИФИЦИРОВАННЫХ ОЗЕР КАРСТОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ РОССИИ (ВЛАДИМИРСКАЯ ОБЛАСТЬ) 03.00.18 –гидробиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Борок – 2007 Работа выполнена в Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН Научный руководитель: кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Корнева Людмила Генриховна Официальные оппоненты: доктор ...»

«ЖЕРДЕВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОТОКСИЧНОСТИ ПЕСТИЦИДОВ ПО DAPHNIA MAGNA STRAUS 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону - 2009 2 Работа выполнена в отделе рыбохозяйственной токсикологи Азовского научноисследовательского института рыбного хозяйства (ФГУП “АзНИИРХ”) Научный руководитель: доктор биологических наук Кренева Софья Викторовна Официальные оппоненты: доктор биологических наук Бакаева ...»

«ШАПОВАЛОВ Максим Игоревич ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ ЖЕСТКОКРЫЛЫХ (COLEOPTERA: DYTISCIDAE, NOTERIDAE, GYRINIDAE, HALIPLIDAE, HYDROPHILIDAE) СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Адыгейский государственный университет Научный руководитель: доктор биологических наук, ...»

«АШИБОКОВА ЛИАНА РАШИДОВНА ЭКОЛОГО-ЦЕНОТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРЕДГОРНЫХ СТЕПЕЙ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ И ИХ ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону - 2009 2 Работа выполнена в ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Дзыбов Джантемир Сосренович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Акатов Валерий Владимирович ...»

«СОРОКИНА Светлана Юрьевна Видоспецифичность полиморфизма митохондриальной ДНК у близкородственных видов дрозофил группы virilis (Diptera: Drosophilidae) 03.00.15 – генетика 03.00.26 – молекулярная генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2009 Работа выполнена в лаборатории генетики Учреждения Российской академии наук Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) и лаборатории сравнительной генетики животных Учреждения ...»

«Ребриков Денис Владимирович ПОЛИМОРФНЫЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ АЛЛЕЛЬНОГО СТАТУСА В СЛОЖНЫХ СМЕСЯХ МОЛЕКУЛ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Специальности 03.00.15 – генетика 03.00.03 – молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва – 2008 Работа выполнена в Институте биоорганической химии им. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, Институте общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН и ЗАО НПФ ДНК-Технология (г. Москва) Научный ...»

«ПУНИНА НАТАЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА Оценка генетического разнообразия фитопатогенных бактерий рода Xanthomonas и разработка молекулярных маркеров для их диагностики 03.00.07 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва, 2009 г. Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центре “Биоинженерия” РАН Научный руководитель доктор биологических наук Игнатов Александр Николаевич Официальные оппоненты: доктор биологических наук Пирузян ...»

«Пономарева Анастасия Алексеевна ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ СТАТУС ГЕНОВ ОПУХОЛЕВОЙ СУПРЕССИИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ДНК В КРОВИ ПРИ РАКЕ ЛЕГКОГО 03.02.07 – генетика 14.01.12 – онкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Томск – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Научно-исследовательском институте онкологии Сибирского отделения РАМН, г. Томск и Федеральном государственном бюджетном учреждении науки ...»

«Пиотровский Михаил Сергеевич Участие НАДФН-оксидазы плазмалеммы в генерации супероксид-анион радикала в апопласте 03.01.05 – физиология и биохимия растений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2012 1 Работа выполнена в лаборатории мембран растительных клеток Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук, г. Москва Научный руководитель: доктор биологических ...»




 
© 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.