Российская Академия Наук
Сибирское Отделение
 
 Главная
 История
 Дирекция
 Лаборатории
 Службы
 Конференции
 Отчеты института
 Научные достижения
 Проекты РНФ
 Публикации
 Патенты
 СМИ об институте
 Ресурсы библиотеки
 Научный стационар
 Совет молодых ученых
 Семинары
 Соленые озера (ISSLR)
 Коллекция светящихся микроорганизмов
 Конкурсы
 Диссертационный совет
 Вакансии
 Документы для скачивания
 Поиск по сайту
 Контакты


Rambler's Top100

Поддержка сайта - студия "Сертификат публикации"

 

Результаты работы института в 2008 г.

В 2008 году Институт биофизики СО РАН выполнял НИР по следующим основным направлениям фундаментальных исследований РАН:

  • 43 Экология организмов и сообществ

  • 46 Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов.

  • 47 Молекулярная генетика. Механизмы реализации генетической информации. Биоинженерия.

  • 50 Биофизика. Радиобиология. Математические модели в биологии. Биоинформатика.

  • 51 Биотехнология.

  • 53 Эволюционная, экологическая физиология, системы жизнеобеспечения и защиты человека.

В 2008 году продолжались исследования, запланированные на период с 2002 по 2008 гг., в рамках научного направления "Биофизика и биотехнология живых систем, включая замкнутые искусственные и природные экологические системы, моделирование и прогноз их состояния" по шести бюджетным проектам НИР Института на период 2007-2009 гг. зарегистрированым во ВНТИЦентре с присвоением шифров государственной регистрации. В рамках утвержденных планов НИР по проблемам биофизики экосистем и физико-химической биологии получены следующие важнейшие результаты:

Проект 6.2.1.12. Распределение и стехиометрия незаменимых биохимических компонентов, биогенных и трансурановых (плутония, америция) элементов в трофических сетях водных экосистем бассейна реки Енисей. Рег. № 01.200703094

Впервые оценено распределение 241Am по биохимическим фракциям биомассы двух видов водных растений (Рис. 1). Америций, накопленный в биомассе растений, в основном (95+1%) связан с клеточными стенками и мембранами, и лишь небольшая часть 241Am (5+1%) растворена в цитоплазме. Несмотря на отличия в удельном накоплении 241Am, исследованные виды не различались по распределению радионуклида в биомассе. Впервые показано, что липиды содержат не более 1% 241Am, накопленного в биомассе, до 10% 241Am ассоциировано с белками и углеводами, а основная часть 241Am связана с полисахаридами типа клетчатки. Слабое проникновение 241Am в цитоплазму, а также содержание основной доли радионуклида во фракции структурных полисахаридов свидетельствует о преобладании биосорбции в качестве основного механизма накопления 241Am фотоассимилирующими органами макрофитов из водной среды. (лаб. радиоэкологии, д.б.н. А.Я.Болсуновский).
Распределение <sup>241</sup>Am по биохимическим фракциям биомассы двух видов водных растений <i>Fontinalis antipyretica</i> и <i>Elodea canadensis</i>

Рис. 1. Распределение 241Am по биохимическим фракциям биомассы двух видов водных растений Fontinalis antipyretica и Elodea canadensis.

Проект 6.5.1.3. Механизмы катализа в биолюминесцентных реакциях четырех типов светящихся организмов (бактерии, кишечнополостные, черви, светляки): общие закономерности и различия. Рег. № 01.200703093

Разработан одновременный чувствительный биолюминесцентный анализ двух аналитов в одном образце плазмы с использованием в качестве репортеров мутантов рекомбинантного Са2+-активируемого фотопротеина обелина с уникальными спектрами свечения.

С помощью олигонуклеотид-направленного мутагенеза аминокислот активного центра Са2+-активируемого фотопротеина обелина получены мутанты W92F-H22E и Y138F, обладающие уникальными характеристиками свечения, высокой активностью и стабильностью. Разработан одновременный биолюминесцентный иммуноанализ двух антигенов - фолликулстимулирующего (FSH) и лютеинизирующего (LH) гормонов в сыворотке. Эффективное разделение биолюминесцентных сигналов было осуществлено с помощью широкополостных оптических фильтров, установленных перед детектором двухканального биолюминометра. Без оптимизации условий чувствительность одновременного анализа составила 0,57 mIU/мл (FSH) и 1,1 mIU/мл (LH), что не уступает чувствительности специфического радиоизотопного иммуноанализа (0.5 mIU/мл). (лаб. фотобиологии, к.б.н. Е.С. Высоцкий).
Слева: спектры биолюминесценции обелинов

Рис.2 . Слева: спектры биолюминесценции обелинов W92F-H22E и Y138F и спектры пропускания оптических фильтров (I и II), использованных для разделения сигналов.Справа: схема проведения одновременного биолюминесцентного иммуноанализа гормонов и полученные результаты.

Проект 6.6.1.3. Изучение физико-химических свойств и биологических эффектов наночастиц абиогенной и биогенной природы как основа создания новых материалов и технологий биологического и медицинского назначения. Рег. номер 01.200703090

Установлено, что модифицированные наноалмазы: не связывают кольцевые молекулы плазмидной ДНК pUC19, адсорбируют линейные молекулы pUC19 с тупыми концами, полученные после рестрикции исходной кольцевой ДНК pUC19, а также линейные фрагменты ДНК с размерами от 0.25 кb до 10 кb. Количество адсорбированных линейных форм ДНК зависит от величины молекул и размера кластеров наноалмазов. Наиболее вероятным механизмом связывания является образование координационных связей между 5 - концевым фосфатным остатком (или 3 - концевой ОН группой) линейных молекул ДНК и ионами металла на поверхности наночастиц. Результаты позволяют говорить о возможности применения наноалмазов для разделения кольцевых и линейных форм ДНК и для выделения линейных молекул ДНК.
Электрофореграмма образцов кольцевой (1-3) и линейной (5-7) форм ДНК

Рис. 3. Электрофореграмма образцов кольцевой (1-3) и линейной (5-7) форм ДНК pUC19 до и после обработки наноалмазами. На треках: 1 - контрольный образец кольцевой ДНК, 2,3 - образцы после их обработки наноалмазами, имеющими размеры кластеров 30-250 нм и 250-500 нм соответственно, 4 - образец маркерных фрагментов ДНК ("ДНК-маркер 1 Kb"), 5 - контрольный образец линейной ДНК, 6,7 - образцы после их обработки наноалмазами, имеющими размеры кластеров 30-250 нм и 250-500 нм соответственно.

Проект 6.9.1.6. Принцип наихудшего сценария в построении минимальных теоретических и экспериментальных биосферных моделей, согласованных с данными глобальных наблюдений, включая спутниковые. Рег. №01.200703091

В рамках разработанной математической модели, описывающей широтно-зависимые сезонные изменения скоростей чистой первичной продукции фотосинтеза, поступления органики в почву и почвенного дыхания, показано, что предположение о стационарном состоянии почвы приводит к существенному отклонению распределения углерода по почвенным блокам (Рис.4А) от известных глобальных оценок. В то же время незначительные (до 5%) изменения потоков приводят к заметным (до 16%) изменениям количества углерода в блоке устойчивой почвы и позволяют получить необходимое соответствие (Рис.4Б). Таким образом, сравнение широтно- и сезонно-зависимой модели системы "растения-почва" с известным глобальным распределением углерода по почвенным блокам позволяет выдвинуть гипотезу о том, что стационарное состояние для почвы практически недостижимо.
Стационарные распределения почвенных блоков по широтным поясам

Рис. 4. Стационарные распределения почвенных блоков по широтным поясам. А) стационарные и Б) модифицированные значения констант скоростей реакций.

Проект 6.10.1.5. Контролируемый синтез резорбируемых полиэфиров и разработка научных основ их применения в качестве матриксов функционирующих клеток и депонирования лекарственных средств. Рег. номер 01.200703092

Разработана долговременная лекарственная форма лекарственных препаратов в виде микрочастиц из биоразрушаемого полиэфира БИОПЛАСТОТАН, пригодная для различных способов введения. В экспериментах на животных доказана лекарственная эффективность разработанной формы антипролиферативных, антибактериальных и нестероидных противовоспалительных препаратов (лаб. хемоавтротрофного биосинтеза, д.б.н. Т.Г.Волова).
Принцип конструирования пролонгированных лекарственных форм

Рис. 5. Принцип конструирования пролонгированных лекарственных форм в виде микрочастиц из биоразрушаемого полиэфира БИОПЛАСТОТАН.

Проект 6.12.1.3. Экспериментальное и теоретическое моделирование процессов трансформации и перераспределения углеродных соединений в биосистеме с круговоротом вещества, включающей растения и почвоподобный субстрат. Рег. № 01.200703089.

Для условий биорегенеративных замкнутых экосистем (БЗЭС) зарегистрирован пониженный уровень светового насыщения фотосинтетической продуктивности как С3 (пшеница и редис), так и С4-растений (чуфа), культивируемых на почвоподобном субстрате (ППС), что вызывает недобор потенциально возможного урожая в 2-3 раза по сравнению с гидропоникой. Эффект обусловлен ограничением скоростей образования в ППС доступных для питания растений минеральных соединений, что лимитирует увеличение синтеза ассимилятов с ростом уровня облученности. Полученный результат выявил принципиальные ограничения использования биологических субстратов для БЗЭС.
Урожай растений

Рис. 6. Урожай растений, выращенных на ППС при различной интенсивности ФАР