научный журнал по биологии Биофизика ISSN: 0006-3029

ЖЕГЛОВ Е.П., ИБРАГИМОВА М.И., ПЕТУХОВ В.Ю., ЧЕРЕПНЕВ Г.В., ЧУШНИКОВ А.И. — 2014 г.

Для изучения обмена железа при интенсивных физических нагрузках методом ЭПР в сочетании с общим и биохимическим анализами была исследована сыворотка крови 26 профессиональных спортсменов. Спектры ЭПР, практически соответствующие норме, были зарегистрированы только у шести спортсменов (23%), в спектрах остальных испытуемых обнаружены дополнительные линии поглощения. Появление значительной части новых сигналов может быть обусловлено наличием цитохромов различной природы. К роме того, наблюдаемый в некоторых случаях анизотропный сигнал с gi = 2,02; g2 = 1,94 и g3 = 1,86 свидетельствует о наличии железосерных центров. Установлено, что как для спортсменов, так и для испытуемых из группы сравнения (условно здоровые люди и больные с различными диагнозами) существует линейная зависимость между концентрацией ионов Fe 3+ в составе трансферрина, определенной из спектров ЭПР, и концентрацией сывороточного железа, измеренной посредством абсорбционной фотометрии с использованием феррозина. Показано, что при равной величине концентрации сывороточного железа концентрация Fe 3+-тpанcфеppина у спортсменов выше, чем в группе сравнения. Коэффициент корреляции по Пирсону (r) между величинами Fe 3+-трансферрина и концентрацией сывороточного железа для спортсменов высокий и равен 0,89, но он ниже, чем для группы сравнения (r = 0,97). Наличие дополнительных новых линий в спектрах ЭПР крови профессиональных спортсменов обосновывает целесообразность применения метода ЭПР при плановом медицинском осмотре, поскольку рутинные биохимические и гематологические тесты недостаточны для выявления всех патологических изменений метаболизма железа при интенсивных физических нагрузках.

БУРЛАКОВА Е.Б., ГЕРАСИМОВ Н.Ю., ГОЛОЩАПОВ А.Н., КАСПАРОВ В.В., НЕВРОВА О.В. — 2014 г.

Изучены изменения текучести мембран синаптосом, выделенных из ткани мозга мышей, при хроническом введении нейропротекторов димебона и N T-1505 in vivo. Микровязкость мембран измеряли методом электронного парамагнитного резонанса спиновых зондов 2,2,6,6-тетраметил-4-каприлоилоксилпиперидин-1-оксила (липидный зонд) и 5,6-бензо-2,2,6,6-тетраметил- 1,2,3,4-тетрагидро-g-карболин-3-оксила (прибелковый зонд). Было показано, что нейропротекторы димебон и N T-1505 изменяют структуру мембран. Несмотря на разную структуру мембран, текучесть липидного бислоя со временем возвращалась к контрольным значениям.

АРТЮХОВ В.Г., КАРПОВ С.И., КОВАЛЕВА Т.А., СЕРЕДИН П.В., ХОЛЯВКА М.Г. — 2014 г.

Установлено, что ионообменные смолы АВ-17-2П, КУ-2, АВ-16-ГС, АМ 21А, IM AС-H Р, РU R OLITE и волокно ВИ ОН КН -1 могут применяться в качестве носителей для иммобилизации инулиназы. Анализ ИК-спектров энзима, носителей и гетерогенных ферментных препаратов показал, что связывание инулиназы с матрицами различных носителей происходит в основном за счет электростатических взаимодействий. Выдвинуто предположение о том, что механизмы взаимодействия инулиназы из Kluyveromyсes marх ianus с матрицей катионо- и анионообменных полимеров принципиально отличаются друг от друга: в процессе адсорбции молекулы фермента принимают участие разные участки белковой глобулы, что обусловливает различные по своей природе конформационные перестройки в молекуле энзима.

БУРОВА Т.Г., НУРЛЫГАЯНОВА М.Н., ТЕН Г.Н. — 2014 г.

Впервые проведены квантово-механические расчеты распределения интенсивностей в спектрах резонансного гиперкомбинационного рассеяния шести таутомерных форм цитозина. Подтверждено, что водный раствор цитозина (рН 3,0) содержит несколько молекулярных структур: цитозин в канонической амино-оксо-таутомерной форме, катион, а также цис-имино-оксо- и цис -амино-гидрокси-таутомеры; в газовой фазе при 235°С доминирует цис-имино-оксо-таутомер с присутствием небольшого количества цис -, транс -амино-гидрокси-таутомеров и канонической формы цитозина.

БУРОВА Т.Г., НУРЛЫГАЯНОВА М.Н., ТЕН Г.Н. — 2014 г.

Впервые проведены квантово-механические расчеты распределения интенсивностей в спектрах двухфотонного поглощения шести таутомерных форм цитозина. Подтверждено, что в водном растворе цитозина (рН 3,0) содержатся несколько таутомерных форм: каноническая амино- оксо-таутомерная форма, катион, а также цис -имино-оксо- и цис -амино-гидрокси-таутомеры.

ВОЛОВА Т.Г., МУРУЕВА А.В., ШЕРШНЕВА А.М., ШИШАЦКАЯ Е.И. — 2014 г.

Исследован электрокинетический потенциал микрочастиц, полученных из биоразрушаемого поли-3-гидроксибутирата, в зависимости от способа получения во взаимосвязи с размерами частиц при их экспонировании в жидких средах. При получении микрочастиц эмульсионным методом испарения растворителя z-потенциал микрочастиц составляет -20 мВ; при распылительном высушивании снижается до -95 мВ. На величину z-потенциала оказывает влияние нагружение микрочастиц лекарственным препаратом, сопровождающееся повышением физической стабильности при экспонировании в течение 30 суток в сбалансированном фосфатном буфере по сравнению с микрочастицами, не несущими препарат.

ЕСИПОВА Н.Г., КОГАН Е.А., НАМИОТ В.А., ПОЛИЩУК М.С., ТУМАНЯН В.Г., ФИЛАТОВ И.В. — 2014 г.

Предложен метод магнитной сортировки клеточных суспензий, способный выделять не только клетки, отличающиеся от остальных наличием на их поверхности какого-либо одного специфического антигена, но и клетки, на которых одновременно присутствует целая группа заданных антигенов. По отдельности каждый антиген из этой группы может присутствовать и на поверхностях клеток, не относящихся к выделяемым, но только одновременное присутствие на поверхности клетки всех заданных антигенов означает, что такая клетка заведомо должна быть отсепарирована. Метод представляет интерес для очистки клеточных суспензий от малигнизированных клеток, в частности, для очистки трансплантата костного мозга при аутотрансплантации при лейкозах.

ДРОЗДОВ А.В., НАГОРСКАЯ Т.П. — 2014 г.

Проведены исследования динамики физических характеристик воды с помощью различных методов молекулярно-структурного анализа - ИК-спектроскопии, рамановской спектроскопии, СВЧ -радиометрии и ЯМР в магнитном поле Земли. Установлено, что изменения физических характеристик воды подчиняются определенным закономерностям. Во всех экспериментах, независимо от используемого метода анализа, наблюдались близкие по значению и хорошо воспроизводимые периоды колебаний измеряемых величин. Значения этих периодов составляют: 1-3, 5-9, 10-13, 14-18, 21-29, 30-39, 41-55 и ~60 мин. Амплитуды этих колебаний варьируются до 10%. Выявленный квазипериодический характер межмолекулярных взаимодействий, исходя из теории двухструктурной модели воды, можно связать с динамикой взаимных переходов между локальными структурными неоднородностями воды. Выдвинуто предположение, что наблюдаемый периодический характер межмолекулярных взаимодействий может быть связан со спиновой изомерией молекул воды. Обсуждаются вопросы связи между колебаниями физических свойств воды и биоритмикой.

САНАГУРСКИЙ Д.И., СТАДНИК И.В. — 2014 г.

Построена кинетическая модель изменений систем генетического контроля клеток в состоянии пролиферации и дифференциации. Проведено математическое описание данной модели в форме систем дифференциальных уравнений. Решения этих систем уравнений представлены графически. Показано, что при минимальных значениях констант скоростей реакций наблюдается линейное изменение параметров кинетической модели со временем, а при максимальных значениях- нелинейное, что и свойственно живым системам. Полученные результаты свидетельствуют о том, что преобразования в системах генетического контроля в живых клетках происходят при максимальных значениях констант скоростей.

ГУНЬКО В.М., КРУПСКАЯ Т.В., ЛИПКОВСКАЯ Н.А., ТУРОВ В.В., ТУРОВА А.А. — 2014 г.

Методом низкотемпературной 1Н ЯМР-спектроскопии изучено состояние воды в частично разрушенных сухих дрожжевых клетках. Показано, что остаточная вода находится в виде системы кластеров сильно- и слабоассоциированной воды. Регистрируются не менее трех типов кластеров сильноассоциированной воды, различающихся по величине химического сдвига. Установлено, что межфазная вода плохо растворяет соляную и трифторуксусную кислоты, а также диметилсульфоксид и CD3CN. Соляная кислота на поверхности биоматериалов может разделяться на HCl и воду. Этот процесс стабилизируется полярными веществами (диметилсульфоксид и CD 3CN), добавляемыми к дисперсионной среде CDCI 3.

ПРОЦЕНКО Ю.Л., СМОЛЮК А.Т., СМОЛЮК Л.Т. — 2014 г.

П редложен новый подход к количественной оценке вклада коллагенового соединительнотканного каркаса в структуру сердечной ткани. При этом введен новый морфометрический критерий, позволяющий оценивать среднюю толщину волокон соединительной ткани по гистологическим ср езам изолированных препаратов миокарда. Этот подход позволяет сопоставлять структурные и функциональные изменения ткани сердца при р емоделировании миокарда в ходе развития патологии, возрастных изменениях.

МЕЗЕНЦЕВА Л.В. — 2014 г.

Параметрическая устойчивость кардиодинамики при мерцательной аритмии оценена по отношению к изменению параметра, определяющего кривизну функции задержек в атриовентрикулярном узле. И сследования проводились методом компьютерного моделирования. Изучена зависимость показателей устойчивости кардиодинамики от числа независимых эктопических источников, функционирующих в предсердии при фибрилляции. Результаты исследований показали, что устойчивость кардиоритма при мерцательной аритмии снижается при возрастании числа независимых эктопических источников в предсердии и при увеличении параметра, определяющего кривизну функции задержек в атриовентрикулярном узле.

КНЯЗЕВА О.С., КОВАЛЕНКО И.Б., РИЗНИЧЕНКО Г.Ю., РУБИН А.Б. — 2014 г.

Проведено компьютерное моделирование взаимодействия белка пластоцианина с трансмембранными белковыми комплексами фотосистемой I и субъединицей цитохр омного bf комплекса в цианобактериях Phormidium laminosum. Разработанный авторами метод позволяет моделировать диффузию и электростатические взаимодействия белковых молекул. Показано, что электростатические взаимодействия в цианобактериях играют менее важную роль, чем в высших растениях, из-за различия в электростатических потенциалах белков, создаваемых заряженными аминокислотными остатками.

БАУМ О.В., ВОЛОШИН В.И., ПОПОВ Л.А. — 2014 г.

На системе 3D-моделирования электрической активности сердца рассмотрены вопросы генеза электрокардиосигналов в условиях развития ишемии миокарда при изменении локализации очага ишемии и его обширности, а также влияние этого процесса на параметры реполяри- зационной части электрокардиосигнала. Модель желудочков сердца представляет собой клеточный автомат с матрицей порядка 10 5 элементов типа «Миокард», «Гис», «Пуркинье» и с заданными правилами их взаимодействия. В р аботе использовали разработанный метод сегментации желудочков модельного сердца. Для оценки вклада «ишемических» сегментов в суммарный сигнал различных отведений электрокардиограммы применяли метод парциальных кривых. Очаги ишемии имитировали путем изменения в выбранной области желудочков таких характеристик трансмембранного потенциала действия, как потенциал покоя, амплитуда, длительность фазы плато и крутизна конечной фазы быстрой реполяризации в соответствии с литературными данными. Полученные на выходе модели электрокардиосигналы обрабатывались специальной программой с целью получения набора параметров кардиоцикла, характеризующих процесс реполяризации. Рассматривается влияние локализации и обширности очага ишемии миокарда на полученные параметры, и обсуждаются некоторые гипотезы, касающиеся их информационной связи с состоянием сердечной мышцы.

БЕЛОВА Е.И., ВАСИЛЬКОВ В.А., ИЩЕНКО И.А. — 2014 г.

Исследована локальная синхронизация активности нейронов зрительной коры мозга кошки и изучена роль нейронов разных классов в процессах синхронизации. На основании электро-физиологических характеристик активности нейронов, зарегистрированных экстраклеточно в ответ на представление пространственных решеток разной ориентации, выделены основные четыре класса клеток (F S - fast spiking, RS - regular spiking, FRB - fast repetivite bursting, IB - intrinsically bursting). Показано, что активность нейронов, отвечающих на стимул предпочитаемой ориентации, синхронизирована с временными различиями не более 10 мс. Выявлено, что нейроны с узким спайком и пачечной активностью первыми вовлекаются в процесс синхронизации. В модельных исследованиях показана более выраженная «устойчивость» синхронизации нейронов с узким потенциалом действия к нейрональному шуму.

БОРОДИН А.В., ХОДОРОВ Б.И., ЧАСТУХИН Д.С. — 2014 г.

Математическая модель, представленная в работе, основана на экспериментальных исследованиях механизма глутаматзависимой дерегуляции Са 2+ -гомеостаза и митохондриальной деполяризации на культивируемых нейронах. Согласно нашей гипотезе, вторичный подъем цитозольной концентрации Са 2+ ([Сa 2+ ] i) во время продолжительной аппликации глутамата в основном обусловлен глубокой митохондриальной деполяризацией, вызывающей торможение митохондриального захвата на фоне продолжающегося потока Са 2+ в клетку. Также предполагается, что падение концентрации митохондриального NADH ([NADH ]) во время аппликации глутамата значительно увеличивает чувствительность митохондрии к внутриклеточной кальциевой нейротоксичности. Предложенная система уравнений позволила удовлетворительно симулировать большинство экспериментальных явлений, рассматриваемых в данной работе.

КОШЕВОЙ А.А., ПОРОЗОВ Ю.Б., СТЕПАНОВ Е.О. — 2014 г.

Освещены подходы к быстрому предсказанию конформационной подвижности белков. П ред-ложена новая математическая модель на основе решения транспортной задачи, описаны алгоритм и разработанное программное обеспечение для построения возможных траекторий крупномасштабных конформационных движений белков (т.е. движений, происходящих на сравнительно больших - порядка миллисекунд - временных интервалах). Проведенные эксперименты показали, что предложенный метод дает адекватные с точки зрения современных знаний о биологии и физике белков результаты и позволяет проводить моделирование крупномасштабных конформационных переходов за меньшее по сравнению с аналогами время.

БАХАРЕВ Б.В., БОБКОВА Н.В., ЖАДИН М.Н. — 2014 г.

Проанализированы фундаментальные физические механизмы резонансного действия сверхслабого переменного магнитного поля (40 нТл) на циклотронной частоте, комбинированного со слабым постоянным магнитным полем (40 мкТл), на живые системы. Экспериментальные эффекты такого рода магнитных полей были описаны в разных статьях: узкие резонансные пики в электрической проводимости водных растворов в экспериментах in vitro и биомедицинские эффекты in vivo на живых организмах в магнитных полях на частотах, соответствующих циклотронным резонансным частотам некоторых аминокислот. Экспериментальные данные in vitro, полученные в разных лабораториях и странах, имели хорошую повторяемость. С позиций классической физики подобные эффекты для свободных ионов, находящихся в растворе, абсолютно невозможны, потому что размер радиуса вращения иона при действии переменного магнитного поля на циклотронной частоте в условиях комнатной температуры и очень низких интенсивностях постоянного магнитного поля, используемых во всех выше описанных экспериментах, должен измеряться метрами. Даже для связанных ионов такие эффекты также абсолютно невозможны с позиций классической физики, потому что вязкость биологических растворов (плазмы крови, цереброспинальной и интерстициальной жидкостей, цитоплазмы и т.д.) достаточно высокая. Только современная квантовая электродинамика конденсированных сред открывает новые пути решения этих проблем. Предлагаемая статья посвящена анализу квантовых механизмов этих эффектов.

РЯБОВ В.А. — 2014 г.

Обсуждается морфология нижней челюсти, модельные и поведенческие эксперименты с целью исследования механизмов приема и проведения звука по каналам нижней челюсти дельфина с учетом известных концепций акустики и теории групповых антенн. Показано, что левый и правый ряд подбородочных каналов, соответствующий мандибулярный канал и ткани, заполняющие каналы, образуют новое наружное ухо и новый наружный слуховой проход, по которому звуки передаются на среднее ухо дельфина во всей полосе частот слуха (0,1160 кГц), в отличие от его нефункционального наружного уха. Это качественно новое наружное ухо создано П риродой как приемная решетка (каждый ряд подбородочных каналов) антенны бегущей волны, расположенная в горле акустического рупора (соответствующий мандибулярный канал). Результаты работы дают основание предположить наличие подобного нового наружного уха у ОёогиосеИ.

НАМИОТ В.А. — 2014 г.

Обсуждены основные моменты, связанные с многомировой интерпретацией квантовой теории. Показана возможная связь этой интерпретации с фундаментальными проблемами биологии. Обсуждена также связь многомировой интерпретации с так называемой проблемой «р едукции волновой функции». П ри этом особо обращено внимание на те трудности, которые возникают при попытке представить, каким именно образом осуществляется эта «р едукция» в многомировой интерпретации. Сделан вывод, что предложенные к настоящему времени объяснения того, как это происходит, даже если чисто формально и не противоречивы, все же не могут претендовать на роль окончательного ответа на этот вопрос.