Физико-химическая биология. Рубрика в журнале - Ученые записки Петрозаводского государственного университета
Статья научная
Обсуждается влияние геохимии ультраосновных почвообразующих пород на содержание химических элементов в почвах и растениях. Отмечено сходство геохимического состава ультраосновных (серпентинитовых) почв Среднего и Южного Урала с ультраосновными почвами других регионов мира. Исследованные почвы содержат относительно высокие концентрации Ni, Mg и других металлов и низкие - Ca; соотношение Mg/Ca всегда выше 1. Рассмотрена способность 13 представителей семейства Brassicaceae накапливать Ni в надземных побегах на естественно обогащенных металлами почвах ультраосновных пород. Девять исследованных видов являются исключителями и не накапливают Ni, три вида (Alyssum litvinovii Knjaz., Noccaea thlaspidioides (Pall.) F. K. Mey., Alyssum tortuosum Waldst. & Kit. ex Willd.) являются гемиаккумуляторами, накапливая менее 0,01 % Ni в надземных побегах, и один вид (Alyssum obovatum (C. A. Mey.) Turcz.) отнесен к гипераккумуляторам. Способность A. obovatum накапливать значительные концентрации Ni отмечена для всех исследованных ультраосновных массивов Южного и Среднего Урала. Для A. tortuosum было обнаружено значительное межпопуляционное варьирование накопления Ni в побегах. Особи популяции Хабарнинского массива накапливают Ni выше 0,01 %, проявляя гипераккумуляционные способности.
Бесплатно
Влияние биоинсектицидов на основе Bacillus thuringiensis на качество клубней картофеля
Статья научная
Исследовали влияние экспериментальных партий инсектицидов на основе энтомопатогенных штаммов Bacillus thuringiensis (ВТ) 994, 0371 и 787 на урожай картофеля сорта Явор, на содержание крахмала и размер крахмальных зерен, а также содержание растворимого сахара и белка в клубнях картофеля. Эффект ВТ на исследуемые показатели изучали в сравнении с химическим инсектицидом Калипсо. Биопрепараты и химический инсектицид применяли как средства защиты растений картофеля против колорадского жука. Экспериментальные партии препаратов разработаны на основе штаммов бактерий из коллекции бактериальных энтомопатогенов ГБУ РК НИИСХ Крыма. Штаммы ВТ 994 и ВТ 0371 продуцируют белковый ^-эндотоксин и термостабильный ß-экзотоксин, штамм ВТ 787 - только белковый ^-эндотоксин. Действующим веществом Калипсо является неоникотиноид тиаклоприд. В качестве контроля служили растения картофеля, обработанные водой. Установлено, что биоинсектициды ВТ 0371, ВТ 994 и ВТ 787, внесенные в агробиоценоз картофеля сорта Явор, способствуют повышению урожая клубней на 92,9; 96,3 и 104,3 % соответственно, в то время как химический инсектицид Калипсо - на 60,0 %. Результатом внесения биоинсектицидов на растения, по сравнению с Калипсо, является и получение экологически безопасной продукции с минимальным негативным влиянием на содержание крахмала (снижение не более чем на 2,2 %), сахара (увеличение не более чем на 1,46 % на сухое вещество) и белка (увеличение в среднем на 42,9 %), а также на размер крахмальных зерен в клубнях. Таким образом, применение биоинсектицидов на основе штаммов энтомопатогенных бактерий B. thuringiensis 994, 0371 и 787 в биоценозе картофеля, в отличие от химического инсектицида Калипсо, позволяет получать экологически безопасную продукцию картофелеводства с минимальным негативным воздействием на содержание крахмала, сахара и белка в клубнях.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали воздействие нетоксической дозы селенита натрия на изоферментные спектры лактатдегидрогеназы (ЛДГ), активность антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, уровень восстановленного глутатиона (GSH) и интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях шести органов (печени, почек, сердца, легких, селезенки и скелетной мышцы) у трех видов хищных млекопитающих (норка, лисица и песец), разводимых в неволе. Введение в рацион норок и лисиц дополнительного количества селена не привело к изменению изоферментных спектров ЛДГ в тканях органов. Тем не менее у песцов в печени, почках и сердце отмечается снижение содержания фракций ЛДГ-1 и ЛДГ-2, обладающих высоким сродством к лактату, а в почках и сердце -увеличение доли ЛДГ-4 и ЛДГ-5, ответственных за превращение пирувата в лактат. У норок под влиянием селенита натрия активности ферментов практически не изменились, но содержание GSH увеличилось в почках, легких и селезенке и снизилось в скелетной мышце. У лисиц, получавших селен, отмечено увеличение активности СОД в печени и почках, каталазы - в почках и легких, снижение уровня GSH в сердце и его увеличение в селезенке. У песцов не выявлено влияния препарата на показатели АОС. Селенит натрия не оказал воздействия на уровень ПОЛ у всех изученных видов животных ни в одном из исследованных органов, кроме почек норок, где зафиксировано его снижение. Результаты свидетельствуют о видо- и тканеспецифичном характере влияния нетоксической дозы селенита натрия на млекопитающих.
Бесплатно
Динамика температуры и растворенного кислорода в мелководном озере на фоне погодной изменчивости
Статья научная
Рассматриваются особенности динамики температуры воды и растворенного кислорода в мелководном озере в течение трех последовательных лет с заметно отличающимися погодными условиями. Показано, что погодные условия конкретного года определяют продолжительность ледостава, биологического лета, летней стратификации, а также интенсивность теплообменных процессов с донными отложениями, скорость поглощения кислорода в придонных слоях водоема. Межгодовая изменчивость продолжительности биологического лета достигает месяца и обусловлена высокой вариабельностью дат его начала. Показано, что на фоне холодных осенних и весенних месяцев длительность ледостава увеличивается, при этом придонная аноксия существует до полугода, а общее уменьшение содержания растворенного кислорода в озере в течение зимы превышает 50 %, что может привести к катастрофическим последствиям для рыбного сообщества. Промежуточный взлом ледового покрова в начале зимы на фоне нетипично продолжительной теплой погоды, напротив, оказывает положительное влияние на кислородный режим озера зимой, уменьшая общее потребление кислорода до 30 % и снижая выраженность придонной аноксии. Аномально теплая погода конца зимы и начала весны может спровоцировать раннее развитие подледной конвекции и формирование прямой стратификации под ледяным покровом, а ее усиление после взлома льда на фоне теплой маловетреной погоды может заметно ухудшить кислородные условия в придонных слоях озера летом. Летняя аноксия выражена заметно слабее зимней; максимальное развитие получает при длительной стратификации водной толщи.
Бесплатно
К вопросу о поведении кремния в природе и его биологической роли
Статья научная
Приведены данные по содержанию кремния в природных объектах и формам кремния в водных растворах. Проанализированы основные источники поступления кремния в организм человека и показано, что основной биодоступной формой этого элемента является ортокремниевая кислота, а различия в суточном поступлении кремния в организме определяются рационом питания. Обобщены последние данные по содержанию кремния в организме человека и его биологической роли. Кремний связан с минерализацией костей и остеопорозом, синтезом коллагена и старением кожи, состоянием волос и ногтей, а также атеросклерозом. Показан антагонизм кремния к некоторым элементам и высказано мнение о возможной роли кремния в выведении алюминия из организма. Показана необходимость уточнения санитарно-гигиенических нормативов кремния в питьевой воде.
Бесплатно
Комплексообразование палладия (II) с бромидом триоктилпропаргиламмония
Статья научная
Рассматривается комплексообразование палладия (II) с бромидом триоктилпропаргиламмония. Методами электронной и инфракрасной спектроскопии показано, что комплексы состава 1:1 и 1:2 в водно-толуольных смесях образуются с участием тройной связи. Предполагается, что как ацетиленовые четвертичные аммониевые соли, так и их комплексы с солями палладия могут проявлять противомикробное и противоопухолевое действие. Описаны условия очистки, выделения и концентрирования палладия экстракционным методом, которые защищены патентом.
Бесплатно
Микробиологическая индикация загрязнения воды реки Нелукса (Карелия)
Статья научная
Река Нелукса относится к категории малых рек, расположена в окрестностях г. Петрозаводска (Карелия, Россия) и впадает в Онежское озеро. На водосборе р. Нелукса находятся городская свалка ТБО, поверхностный сток с которой поступает в реку, и дачные кооперативы. В сентябре 2014 года оценено эколого-санитарное и санитарно-бактериологическое состояние воды р. Нелукса. В качестве микробиологических индикаторов использованы общее количество бактерий, сапрофитные бактерии, олигокарбофильные бактерии, общие колиформные бактерии, углеводородокисляющие бактерии. В условиях маловодности года и малого количества атмосферных осадков выявлено загрязнение речной воды органическим веществом со стороны городской свалки твердых бытовых отходов (г. Петрозаводск) и дачных кооперативов. В результате разбавления и самоочищения эколого-сани-тарное состояние воды в нижнем течении реки оценено как хорошее - вода соответствовала ß-мезо-олигосапробному классу и категории «чистая/удовлетворительно чистая». В то же время санитарнобактериологическая обстановка во всех изученных точках реки в период исследований была неблагополучной, количество санитарно-показательной микрофлоры значительно превышало значения, установленные для вод рекреационного использования.
Бесплатно
Статья научная
Микрохирургический инструмент для внедрения микрочастиц в роговицу глаза экспериментального животного Запатентованные инновационные принципы конструкторских решений позволили впервые создать микрохирургический комплекс для введения микрочастиц в роговицу глаза экспериментальных животных. Микрохирургический комплекс состоит из устройства для изготовления микрочастиц, инструмента для захвата, удержания и дозированного перемещения микрочастиц, универсального микрохирургического инструмента для формирования микрораны в роговице глаза экспериментального животного, микрохирургического инжектора для введения микрочастиц в микроскопическую рану на дозированную глубину и устройства для работы с этим инжектором. Применение данного комплекса в эксперименте позволило воспроизвести травму роговицы глаза инородными телами, что открывает широкие возможности ее клинического, гистологического и биохимического изучения.
Бесплатно
Статья научная
Впервые разработаны микрохирургические технологии введения микрочастиц в роговицу глаза с надежной их фиксацией. Разработано и изготовлено микрофотовидеофиксирующее устройство (МФВУ), позволяющее провести многоракурсную цветную фотовидеофиксацию с микрометрией. Инновационность микрохирургических технологий и новизна технических решений микрофотови-деофиксирующего устройства позволили проследить металлоз на всех стадиях его развития. На микрохирургические технологии и МФВУ поданы заявки на патентные защиты.
Бесплатно
Микроэлементный состав некоторых торфяных почв Карелии разных сроков освоения
Статья научная
Изучено содержание меди, молибдена, марганца, цинка и кобальта в торфяных почвах Карелии в разные сроки их освоения. В целом с учетом содержания объемной массы торфа эти почвы характеризуются невысоким содержанием подвижных форм микроэлементов, что необходимо учитывать при их использовании в сельском хозяйстве региона.
Бесплатно
Овуляторная функция крыс в условиях блокады мелатониновых рецепторов
Статья научная
Исследована возрастная динамика эстральной функции самок крыс, находящихся с рождения в условиях стандартного освещения и получающих с пятимесячного возраста ежедневно 5 дней в неделю вместе с питьевой водой в ночное время блокатор мелатониновых рецепторов - лузиндол (N-Acetyl-2-benzyl-tryptamine) в концентрации 10 мг/л. В возрасте три, шесть, девять, двенадцать и пятнадцать месяцев у животных ежедневно в течение двух недель брали влагалищные мазки и проводили цитологическое исследование с оценкой длительности эстрального цикла и соотношения фаз овуляторного цикла. Рассчитывали относительное число коротких, средних и длинных циклов; процентное соотношение фаз эстрального цикла; относительное число животных с иррегулярными циклами. В результате зафиксировано уменьшение количества коротких и увеличение количества длинных эстральных циклов через один месяц применения лузиндола. Установлено, что в условиях блокады мелатониновых рецепторов наблюдалось появление преждевременных возрастных изменений эстральной функции у самок крыс: достоверное уменьшение количества регулярных циклов и появление иррегулярных эстральных циклов (с 6-месячного возраста); более раннее увеличение продолжительности овуляторного цикла (с 9-месячного возраста). По всей видимости, блокада мелатониновых рецепторов могла привести к усилению секреции гонадолиберинов и гонадотропинов, в результате чего активация роста и развития фолликулов в яичниках способствовала более длительному выделению эстрогенов и изменению фаз овуляторного цикла. Несмотря на различные механизмы развития недостаточности мелатонинергической системы - снижение выработки мелатонина (при воздействии постоянного освещения) или блокада мелатониновых рецепторов (при применении лузиндола) - эффекты действия на овуляторную функцию схожи. При фармакологической блокаде мелатониновых рецепторов не было зафиксировано ни одного животного с синдромом персистирующего эструса, что косвенно указывает на наличие безрецепторной гормональной регуляции мелатонина через систему половых гормонов.
Бесплатно
Ответные реакции Elodea canadensis на действие ионов кадмия и цинка
Статья научная
В модельных системах изучены ответные реакции погруженного макрофита (Elodea canadensis Michx.) на действие двух металлов - токсичного (кадмия) и биогенного (цинка). Было исследовано раздельное и совместное влияние сублетальной концентрации Cd2+ (100 мкмоль) и умеренной концентрации Zn2+ (50 мкмоль) на их аккумуляцию, содержание фотосинтетических пигментов и антиоксидантные реакции в листьях E. canadensis. Изучена роль цинка в противодействии токсическим эффектам кадмия. При инкубировании элодеи в среде с Cd2+ его содержание в листьях возрастало в 780 раз по сравнению с контролем. Инкубирование с Zn2+ увеличивало его накопление в 23 раза. Совместное добавление металлов снижало аккумуляцию цинка в 1,6 раза, в то время как кадмия - в 1,4 раза. Ионы кадмия вызывали уменьшение количества фотосинтетических пигментов, антоцианов, растворимого белка, а также активности каталазы, в то время как активность супероксиддисмутазы и содержание растворимых белковых тиолов (в расчете на белок) повышались. Ионы цинка вызывали деградацию хлорофиллов, однако стимулировали синтез каротиноидов и антоцианов в листьях E. canadensis. Добавление цинка в среду с кадмием ослабляло токсические эффекты последнего. Вероятно, это обусловлено ингибированием поглощения Cd2+ в присутствии Zn2+, а также способностью этого биогенного металла препятствовать окислению биомолекул и образованию активных форм кислорода.
Бесплатно
Роль эпителиальных простагландинов в сокращении гладкой мускулатуры трахеи и бронхов крысы
Статья научная
Рассмотрена роль простагландинов эпителия нижних дыхательных путей крысы в сократительной активности гладкой мускулатуры трахеи и бронхов. Исследования проводились на изолированных препаратах с применением электрической стимуляции постганглионарных нервов (частота -30 стим./с, длительность - 0,5 мсек, амплитуда - 20 В, продолжительность стимуляции - 10 с). В результате исследования выяснено, что простагландины респираторного эпителия способствуют увеличению сократительной активности гладкой мышцы, что связано с преобладанием простагландинов констрикторного действия - PGF2a и других. В исследовании применялись аденозин и капсаицин как экспериментальные аналоги внешних факторов среды. При ингибировании синтеза эпителиальных простагландинов бронхоконстрикторный эффект аденозина сохраняется, констрикторное же действие капсаицина сохраняется только в препаратах с ганглиями; в препаратах трахеи и бронхов без ганглиев присутствует дилатационный эффект, это указывает на то, что в действии капсаицина эпителиальные простагландины понижают активность тахикининов С-волокон, ответственных за бронхоконстрикцию. В то же время снижение сокращения гладкой мышцы в препаратах без ганглиев может свидетельствовать о роли интрамуральных нервных структур в констрикторном эффекте, опосредованном активацией С-волокон.
Бесплатно
Содержание и подвижность меди, хрома и никеля в гумусовых горизонтах почв Республики Татарстан
Статья научная
Проведено геохимическое обследование и выполнена оценка уровня загрязнения гумусовых горизонтов естественных, пахотных и городских почв Республики Татарстан соединениями меди, хрома и никеля. С помощью метода регрессионных деревьев изучена структура зависимости содержания и подвижности тяжелых металлов от содержания органического вещества, физической глины, Fe, Mn и актуальной кислотности. Региональный фоновый уровень металлов в гумусовых горизонтах почв составляет: Cu - 16,4 ± 7,8 мг/кг, Cr - 23,3 ± 12,7 мг/кг, Ni - 29,8 ± 18,8 мг/кг. Зоны повышенного содержания Си и Ni приурочены к Бугульминской и Восточно-Закамской климато-географическим зонам, Cr - к восточной части Предкамской, северо-западу Предволжской и Бугульминской зонам. Отмечено повышение валового содержания Cr в сельскохозяйственных почвах по сравнению с естественными почвами. Установлено значительное загрязнение медью почв в городах Альметьевск, Казань и Набережные Челны. Структура почвенно-геохимических связей Ni и Cu отличается незначительно - их концентрация зависит от содержания марганца, а подвижность ограничивается соединениями железа. Поведение и содержание в гумусовых горизонтах хрома определяется его сродством с соединениями железа.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности физико-химических свойств меди, которые определяют биологическую роль этого элемента в организме. Раскрыт метаболизм меди и ее биологическая роль. Обобщены современные данные по переносу меди внутри клетки Cu-шаперонами. Проанализирован элементный статус по меди для жителей северных регионов России.
Бесплатно
Статья научная
Измерены и проанализированы физико-химические характеристики водных настоев кремней: рН, окислительно-восстановительный потенциал, удельная электрическая проводимость и содержание кремния в растворе. рН растворов водных настоев кремней укладывается в диапазон значений этого параметра, утвержденных нормативными документами для вод питьевого назначения. Значения окислительно-восстановительных потенциалов водных настоев кремней положительны и составляют от > 300 до
Бесплатно
Фитотестирование при оценке воздействия выпусков сточных вод загородных объектов
Статья научная
Рассматривается применение метода фитоиндикации для определения воздействия загрязненных сточных вод от жилых и промышленных объектов, имеющих собственные выпуски на рельеф или в водоемы. Применение метода позволяет наглядно определить негативное воздействие загрязненных стоков на почвенный растительный покров. Наблюдается яркое изменение видового разнообразия, а также массы и структуры растений. Актуальность примененного метода фитоиндикации состоит в независимости и достоверности результатов реакции растительности, демонстрирующих реальную картину влияния сбрасываемых загрязненных стоков. Метод является дешевым, независимым от человеческого фактора, не требующим дополнительных разрешений со стороны субъектов, осуществляющих сброс загрязненных стоков; контроль может осуществляться в любое время.
Бесплатно
Фотосинтез и азотный метаболизм в листьях пшеницы при низкой концентрации СО2 в атмосфере
Статья научная
Целью данного исследования было изучение изменений параметров фотосинтеза, активности ферментов метаболизма азота и содержания пролина у растений пшеницы (Triticum aestivum L.) после их инкубации при низкой концентрации СО2 в герметичной камере в течение 10 дней. Снижение концентрации СО2 в атмосфере сопровождалось изменением ряда фотосинтетических параметров при использовании СО2 в качестве акцептора электронов в фотосистеме I. Наблюдалось уменьшение скорости газообмена на плато световой кривой, величины светового компенсационного пункта и интенсивности света при насыщении световой кривой. При использовании NO2- в качестве акцептора электронов фотосинтетические параметры при анализе световых кривых выделения О2 менялись незначительно как в условиях естественной, так и низкой концентрации СО2. При дефиците СО2 возрастало значение NO2- как акцептора фотосинтетических электронов, что могло привести к изменению C/N-баланса в сторону усиления азотного метаболизма в клетках растений. Об этом также свидетельствовало увеличение активности глутаминсинтетазы, ключевого фермента данного пути. Увеличение активности ферментов азотного метаболизма при дефиците углеродных скелетов могло привести к избытку азотистых соединений и необходимости вывода их из сферы метаболических реакций. В результате наблюдалось накопление пролина в качестве условно запасного вещества, предельная концентрация которого тем не менее зависела от активности пролиндегидрогеназы.
Бесплатно
