авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
-- [ Страница 1 ] --

Химия

биологически активных

веществ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО

Министерство

образования и науки Российской Федерации

Российский фонд фундаментальных исследований

ФГБОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Химия

биологически активных

веществ

"ХимБиоАктив-2012"

Межвузовский сборник научных трудов

2012 г УДК [541+542] ББК Х40 Х40 Химия биологически активных веществ: Межвузовский сборник научных трудов Вcероссийской школы-конференции молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием. Саратов: Изд-во «КУБиК». 2012. 402 с.: ил.

ISBN Сборник содержит материалы Всероссийской школы-конференции "Химия биологически активных веществ" молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием "ХимБиоАктив-2012", проводимой на базе Института химии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского. Представлены результаты исследований, выполненных в рамках научных направлений по актуальным проблемам органической химии синтетических и природных биологически активных веществ, современной аналитической химии биологически активных веществ, природных биологически активные веществ из растений и микроорганизмов, иммунохимических методов анализа биологически активных веществ, полимеров в биологически активных системах, биоэлектрохимии и биоэлектрокаталитических технологий.

Для широкого круга специалистов, занимающихся вопросами теоретической и экспериментальной химии, фармхимии, био-, иммунохимии, биокатализа, биологически активных наносистем, внедренческих структур.

Приведено краткое содержание пленарных лекций-докладов ведущих ученых в важнейших отраслях современной химико-фармацевтической, медико-биологической индустрии, био(электро)катализа.

Сборник издан при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект №12-03-06822-моб_г Редакционная коллегия Директор Института химии, д.х.н. О.В. Федотова (отв. редактор), д.х.н.

А.Б. Шиповская (зам. отв. редактора), к.х.н. Н.О. Гегель (отв. секретарь), д.ф.-м.н.

Д.А. Усанов, д.х.н. И.Ю. Горячева, д.х.н. И.А. Казаринов, д.х.н. Р.К. Чернова, д.б.н.

О.М. Цивилева.

УДК [541+ ББК] Работа издана в авторской редакции © Авторы статей, ISBN Содержание 1 Пленарные доклады 2.





Органическая химия синтетических и природных биологически активных веществ 3. Современная аналитическая химия биологически активных веществ 4. Природные биологически активные вещества из растений и микроорганизмов 5. Иммунохимические методы анализа биологически активных веществ 6. Полимеры в биологически активных системах 7. Биоэлектрохимия и биоэлектрокаталитические технологии «ЗЕЛЕНАЯ ХИМИЯ» ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МИКОТОКСИНОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В.Г. Амелин, А.В. Третьяков Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ «ВНИИЗЖ») и Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н. Г. Столетовых г. Владимир, amelinvg@mail.ru Токсикогенные грибы чрезвычайно широко распространены в природе и при благоприятных условиях (повышенные влажность, температура) могут поражать продовольственное сырье и пищевые продукты. Особо опасными токсическими веществами являются микотоксины - вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Они загрязняют продукты не только растительного, но и животного происхождения и наносят существенный урон народному хозяйству. Среди микотоксинов, представляющих опасность для здоровья человека и животных, наиболее часто встречаемыми являются афлатоксины, трихотеценовые микотоксины, патулин, охратоксины и зеараленон [1].

Количественное определение отдельных микотоксинов сводится к извлечению их из продуктов органическими растворителями, очистке экстракта и определению методом жидкостной или газовой хроматографии. Для извлечения микотоксинов используют хлороформ, этилацетат, метанол, ацетон, толуол или ацетонитрил [2,3]. Очистку экстракта в настоящее время проводят на иммуноаффинных колонках или на патронах для твердофазной экстракции [4-9]. Предложены методики одновременного определения трихотоценов А и Б методом газовой хроматографии с масс спектрометрическим или пламенно-ионизационным детекторами в виде производных с N,N-диметилтриметилсилилкарбаматом [10] или методом жидкостной хроматографии с флуоресцентным детектором после обработки кумарин-3-карбонилхлоридом [11], а также определение трихотоценов А, Б и зеараленона в кукурузном зерне методом, сочетающим жидкостную хроматографию и тандемную масс-спектрометрию [12].

Экстракты в этих методиках очищали на иммуноаффинных колонках MycoSep®.

По существующим в России ГОСТ и методическим указаниям [13] определение охратоксина А, зеараленона (ЗОН), дезоксиниваленола (ДОН), токсина Т-2 проводят каждого в отдельности после очистки экстрактов на хроматографических колонках и затем используют методы ТСХ, ВЭЖХ с флуориметрическим или УФ-детекторами.

Токсин Т-2 определяют методом газожидкостной хроматографии после получения производных с трифторуксусным ангидридом [14]. Предлагаемые методики достаточно сложны, длительны (продолжительность анализа одного микотоксина от до 6 ч) и дорогостоящи.

Цель настоящего сообщения показать возможность использования «зеленой химии»

при одновременном ускоренном определении микотоксинов различных классов из одной навески. Данная цель достигнута использованием упрощенного способа пробоподготовки – применением способа QuEChЕRS [15] и очистке экстракта методом дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (ДЖЖМЭ) [16]. Последняя представляет собой уникальный способ значительного сокращения органических растворителей для экстракции (100-300 мкл) и повышения эффективности экстракции.





Предложенная схема проведения анализа при определении микотоксинов различных классов в продуктах животного и растительного происхождения представлена ниже.

Степень извлечения составила 80-110 %, коэффициенты концентрирования - 10-20 раз.

Схема одновременного определения микотоксинов продуктах растительного и животного происхождения из одной навески с использованием пробоподготовки по QuЕChERS и дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции Навеску измельченной пробы 2,00 ± 0,01 г помещают в центрифужную пробирку вместимостью 50 мл Добавляют 10 мл воды, перемешивают 1 мин. Добавляют 10,0 мл ацетонитрила, пробирку закрывают и энергично взбалтывают 5 мин г MgSO4, 1,0 г NaCl, 1,0 г Na3C6H5O7 · H2O, Добавляют смесь солей (4, 0.5 г Na2C6H6O7 · 1.5 H2O). Энергично взбалтывают 1 мин Центрифугирование 5 мин при 3000 об/мин Отбирают 8,0 мл верхней части экстракта в центрифужную пробирку (вместимостью 15 мл), содержащую смесь адсорбентов (1 г сульфата магния, 0,2 г PSA, 0,2 г С и 0,2 г активированного угля), взбылтывают 1 мин Центрифугирование 5 мин при 3000 об/мин Отбирают 2 мл экстракта в Отбирают 2 мл экстракта в Отбирают 2 мл экстракта в центрифужную пробирку, добавляют центрифужную пробирку, центрифужную пробирку, 300 мкг хлороформа, содержащего 50 добавляют 300 мкл добавляют 300 мкл трифторторуксусного ангидрида, хлороформа хлороформа, содержащего перемешивают и выдерживают 5 мин. перемешивают.

0,5 % йода, перемешивают и выдерживают 5 мин.

Полученную смесь Полученную смесь Полученную смесь набирают в шприц набирают в шприц набирают в шприц вместимостью 5 мл и впрыскивают вместимостью 5 мл и вместимостью 5 мл и в 5 мл воды, находящейся в впрыскивают впрыскивают центрифужной пробирке и в 5 мл воды, находящейся в 5 мл воды, находящейся выдерживают 30 сек на в центрифужной пробирке в центрифужной пробирке ультразвуковой ванне и выдерживают 30 сек на и выдерживают 30 сек ультразвуковой ванне на ультразвуковой ванне Центрифугирование 5 мин при Центрифугирование 5 Центрифугирование 5 мин об/мин. Отбирают нижний слой мин при 3000 об/мин. при 3000 об/мин. Отбирают экстракта в микрофлакон Отбирают нижний слой нижний слой экстракта в Отдувка микрофлакон экстракта в микрофлакон Удаление растворителя в Удаление растворителя в токе азота, Удаление растворителя в токе азота, добавление 50 добавление 50 мкл гексана токе азота, добавление мкл ацетонитрила мкл ацетонитрила Определение Определение микотоксинов Определение микотоксинов методом ГЖХ-ДЭЗ микотоксинов методом методом ВЭЖХ-ФЛ (ДОН, 3-АДОН, 15-АДОН, ВЭЖХ-ДМД (В1, В2, G1, G2, ниваленол, Т-2, НТ-2, (патулин, ЗОН) ДАС, фузаренон Х, патулин, ЗОН, охратоксин А, ЗОН ) охратоксин А ) Продолжительность анализа при определении всех нормируемых микотоксинов в данных условиях не превышает 1,5 - 2 ч, относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышает 0,1.

Литература 1. Murfhy P.A., Hendrich S., Landgren C., Bryant C.M. // J. Food Sci. 2006. V. 71. P. 5.

2. Другов Ю. С., Родин А. А. Анализ загрязненных биосред и пищевых продуктов. М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний. 2007. 294 с.

3. Pittet A. // Mitt. Lebensm. 2005. V. 96. P. 424.

4. Сычев К. С. // Сорбцион. и хроматогр. процессы. 2004. Т.4. № 1. С. 5.

5. Garner R. C., Whattam M. M., Taylor P. J. L., Stow M. W. // J. Chromatogr. A. 1993. V. 648. P.

485.

6. Trucksess M. W., Tang Y. // J. AOAC Int. 1999. V. 82. P. 1109.

7. Krska R. // J. Chromatogr. А. 1998. V. 815. P. 49.

8. Burdaspal P. // Add. Contam. 1997. P. 237.

9. Kotal F., Radova Z. // J. Food Sci. 2007. V. 20. P. 63.

10. Croteau S. M., Prelusky D. B., Trenholm H.L. // J. Agric. Food Chem. 1994. V. 42. P. 928.

11. Schothorst R.C., Jekel A.A. // Food Chem. 2001. V. 73. P. 111.

12. Biselli S., Hummert C. // J. Food Add. Contam. 2005. V. 22. P. 752.

13. ГОСТ Р 51116-97. Комбикорма, зерно, продукты его переработки. Метод определения содержания дезоксиниваленола. М.: Изд-во стандартов. 1999.

14. ГОСТ 28001-88. Зерно фуражное, продукты его переработки, комбикорма. Методы определения микотоксинов: Т-2 токсина, зеараленона и охратоксина А. М.: Изд-во стандартов. 1990.

15. Anastassiades M., Stajnbaher D., Schenck F.J.// J. AOAC Int. 2003. V. 86. Р. 135.

16. Zhang S., Li C., Song S., Feng T., Wang C., Wang Z. // J. Anal. Methods. 2010. V. 2. P. 54.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ «МИКРОКОСМ» ПОИСКА IN SILICO БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ П.М. Васильев НИИ фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета г. Волгоград, pmv@avtlg.ru, microcosm@vlpost.ru Информационная технология (ИТ) прогноза биологической активности химических соединений «Микрокосм» [1] базируется на комплексном подходе к прогнозу и представляет собой совокупность теоретических концепций, математических методов и правил и основанных на них компьютерных алгоритмов и программ, позволяющих расчетным способом оценивать активность химического соединения по его структурной формуле. Комплексная методология прогноза принципиально отличается от существующих QSAR-подходов и основана на совместном использовании различных по физико-химическому смыслу способах описания химической структуры, различных по сложности уровней этого описания и расширяющейся по параметрам избыточности такого описания;

разных по математическому содержанию методов классификации;

концептуальных по результату схем принятия решений. ИТ «Микрокосм» позволяет с высокой точность проводить поиск новых соединений с высоким уровнем биологической активности [2], в том числе, хиральных [3], выполнять прогноз активности солей [4], молекулярных комплексов [5] и смесей органических соединений [6] с учетом синергизма компонентов [5, 6], исследовать особенности взаимодействия специфических лигандов с сайтами связывания фармакологически релевантных биомишеней [7]. Программный комплекс ИТ «Микрокосм» версии 5.1 (апрель 2012 г.) включает 20 модулей общим объемом около 58 тыс. строк исходного текста. ИТ «Микрокосм» имеет мощное информационное наполнение – базы данных системы содержат в общей сложности около 1 млн.

структур соединений по почти 3 тыс. видам биологической активности.

Наиболее полно возможности ИТ «Микрокосм» были использованы при поиске новых лекарственных веществ [2]. В виртуальном скрининге производных конденсированных азолов по 29 видам фармакологической активности средний «коэффициент обогащения» составляет 46,8 раза, а максимальный – 502,5 раза.

Точность прогноза высокого уровня активности, по данным экспериментальной проверки, достигает 96%. Максимальная эффективность компьютерного поиска высокоактивных соединений, в сравнении с интуитивным некомпьютерным прогнозом, составляет 4,21 раза.

В процессе направленного поиска in silico среди 1,5 тыс. производных конденсирован-ных азолов, ГАМК, пирролидона и адамантана по 10 видам фармакологической активности найдены 182 высокоактивных вещества, в том числе 144 соединения, сопоставимых по активности или активнее препаратов сравнения.

Среди этих веществ 63 соединения сопоставимы либо превышают по активности ранее найденные соединения-лидеры. Из них 28 наиболее активных веществ в настоящее время проходят углубленное фармакологическое изучение. Для семи наиболее актуальных видов активности семь наиболее активных соединений в среднем в 2,9 раза превышают активность соответствующих препаратов сравнения, при максимальном показателе 3,9 раза.

С использованием ИТ «Микрокосм» найдены высоко активные селективные агонисты каппа-опиоидных рецепторов, обладающие мощным анальгетическим действием и не вызывающие физического привыкания [8].

С помощью ИТ «Микрокосм» успешно прогнозируется вредность химических соединений – в частности, точность прогноза канцерогенной опасности достигает 90%.

Парадигма ИТ «Микрокосм» универсальна, поэтому технология позволяет прогнозировать любые свойства органических соединений, в том числе и небиологические. Например, точность прогноза 18 свойств добавок в четыре вида полимерных композитов достигает 99%, а пяти свойств добавок в резиновые смеси – 97%.

Результаты многолетнего практического использования и многократного независимого тестирования позволяют утверждать, что ИТ «Микрокосм» является мощной современной универсальной информационной технологией для компьютерного прогноза фармакологических, биологических и небиологических свойств органических соединений, направленного поиска и конструирования соединений с заданными свойствами, оптимизации свойств многокомпонентных смесей органических соединений.

В настоящее время создана бесплатная, свободно копируемая и свободно распространяемая программа «Microcosm White», предназначенная для направленного поиска in silico новых химических соединений с заданными свойствами.

Все желающие могут получить ее в комплекте с руководством пользователя и набором файлов для прогноза различных видов биологической и небиологической активности.

Литература 1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011618547. ИТ «Микрокосм» / Васильев П.М., Кочетков А.Н. – Зарег. 31.10.2011.

2. Vassiliev P.M., Kruglikov M.E., Kochetkov A.N. In silico search for condensed azol derivatives with a high pharmacological activity // From generics to innovative pharmacological agents: Materials of Indo-Russian symposium. – Volgograd: VolgSMU, 2011. – P. 21-22.

3. Спасов А.А., Иежица И.Н., Васильев П.М. [и др.] Фармакология стереоизомеров лекарственных веществ. – Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2011. – 348 с.

4. Васильев П.М., Спасов А.А. [и др.] Использование информационной технологии «Микрокосм» для прогноза фармакологической активности солей органических соединений // Молекулярное моделирование: Тез. докл. 4-й Всероссийск. конф. – М., 2005. – C. 53.

5. Васильев П.М., Спасов А.А. QSAR-моделирование синергизма компонентов при прогнозе фармакологической активности смесей природных и синтетических органических соединений // Молекулярное моделирование: Тез. докл. 6-й Всероссийск. конф. – М., 2009. – с. 58.

6. Васильев П.М., Спасов А.А. Компьютерный прогноз в ИТ «Микрокосм» гипогликемической активности смесей противодиабетических препаратов // Тез. докл. XIX Российского Национального конгресса «Человек и лекарство». – М., 2012. – С. 361.

7. Спасов А.А., Черников М.В., Васильев П.М. [и др.] Гистаминовые рецепторы (молекулярно биологические и фармакологические аспекты). – Волгоград: Изд-во ВолГМУ, 2007. – 152 с.

8. Патент № 2413512. Средство, обладающее каппа-опиоидной агонистической активностью / Спасов А.А., Анисимова В.А., Васильев П.М. [и др.]. – Опубл. 10.03.2011, Бюл. № 7.

НАНОКОМПОЗИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ, СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА, МИКРОКАПСУЛЫ: СОЗДАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ БИОМЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ Д.А. Горин Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского г. Саратов, gorinda@mail.ru Исследование объектов микромира является приоритентым направлением развития современной науки и техники. Среди большого разнообразия наноразмерных объектов важную роль играют моно- и мультислойные покрытия. Роль таких покрытий в нанобиотехнологии и медицине состоит в модификации поверхности, создании новых наноструктурированных микрообъектов, изменении физико-химических свойств материалов. Развитие указанных областей современной науки и техники будет связано с использованием методов создания материалов и устройств, основанных на принципе «снизу-вверх» [1, 2]. Типичным примером такого метода является последовательная адсорбция противоположно заряженных полиэлектролитных молекул (полиионная сборка) и/или наночастиц [3, 4, 5].

Развитие современных технологий при создании функциональных устройств и материалов с заданными физико-химическими свойствами, и, как следствие, на их применение, например, для разработки новых современных систем диагностики и лечения заболеваний (включая разработку систем доставки лекарственных средств и вакцин), разработки технологии создания нового поколения электронных приборов и устройств, создания «умной» одежды и т.д., связано с целым рядом факторов: 1) поиском новых подходов к созданию искусственных материалов, формируемых по принципу «снизу-вверх»;

2) управлением свойствами поверхности твердых тел путем создания наноразмерных покрытий;

3) поиском новых материалов, в том числе органических соединений заданного состава и пространственного строения, а также композитов неорганических наночастиц и органических соединений;

4) созданием новых искусственных объектов микромира, например, наноструктурированных микрокапсул [6] и структур типа «ядро-оболочка», позволяющих формировать мультифункциональные покрытия и среды.

На современном этапе важно не только получать различные наноразмерные покрытия с заданными свойствами, но и научиться дистанционно управлять параметрами и характеристиками как планарных наноразмерных слоев, так и нанокомпозитных микрокапсул посредством электромагнитного излучения или ультразвукового воздействия. Таким образом, нанотехнологический подход в сочетании с новыми материалами и управлением свойствами поверхности твердых тел, а также возможностью дистанционного управления физико-химическими свойствами наноструктурированных объектов может существенно расширить круг возможностей высоких технологий и молекулярного подхода в науке и технике и выйти на новый уровень их применения, например в медицине и биотехнологии, химической промышленности.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ -08-12058-офи-м- Литература 1. Ozin G.A., Arsenault A.C., Nanochemistry, RCS Publishing, China, 2005, 628 p.

2. Erokhin V., Ram M. K., Yavuz O., The New Frontiers of Organic and Composite Nanotechnlogy, ELSEVIER, UK, 2008, 488 p.

3. R.K. Iler // J. Colloid Int. Sci. 1966, V. 21, No. 6, P. 569-594.

4. G. Decher // Science, 1997, V. 277, P.1232-1237.

5. Y. Lvov, G. Decher, H. Mhwald // Langmuir, 1993,V.9, P. 481- 6. G.B. Sukhorukov, E. Donath, S. Davis, H. Lichtenfeld, F. Caruso, V.I. Popov, H. Mhwald, // Polym. Adv. Technol., 1998, V. 9, No. 10-11, P. 759-767.

ИММУНОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И.Ю. Горячева Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского г. Саратов, Goryachevaiy@mail.ru В докладе рассмотрено современное состояние иммунохимических методов определения биологически активных веществ. Представлены как инструментальные (твердофазный иммуноферментный анализ, сенсорные устройства), так и неинструментальные методы. Рассмотрены принципы реализации каждого метода, приведены примеры использования для определения биоактивных веществ различных групп в объектах окружающей среды, продуктах питания и кормах для животных, обсуждены основные направления развития.

Для определения биологически активных веществ параллельно развиваются две основные группы методов: трудоемкие высокочувствительные методы лабораторного определения микотоксинов и экономичные скрининговые методы. Первая группа методов представлена преимущественно методами жидкостной хроматографии с флуоресцентным и масс-спектрометрическим детектированием. Реже применяются другие способы детектирования, в частности амперометрические и спектрофотометрические. Широкое применение флуоресцентных детекторов связано с тем, что многие биологически-активные вещества обладают собственной флуоресценцией (в частности, полициклические ароматические углеводороды, некоторые микотоксины), которая может быть дополнительно усилена получением производных с большим квантовым выходом, либо с возможностью переведения нефлуоресцирующих и слабофлуоресцирующих веществ во флуоресцентные производные. Расширяющееся в последние годы применение жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием позволяет проводить одновременное определение нескольких биологически активных веществ одного класса, например, афлатоксинов, А-трихотеценов, В-трихотеценов, а также представителей разных классов. В частности, описано одновременное определение 39 микотоксинов в пшенице и кукурузе. Основным методом пробоподготовки при проведении хроматографических методов определения микотоксинов является концентрирование с помощью иммуноаффинных колонок, жидкофазной либо твердофазной экстракции.

Безусловное лидерство в скрининговой группе методов занимают иммунохимические методы (ИХМ), высокая селективность которых обусловлена применением специфичных антител. ИХМ широко используются для рутинного определения большого круга биологически-активных веществ. В настоящее время продолжается поиск путей повышения чувствительности, снижения матричного эффекта, упрощения процедуры и сокращения времени анализа. Как правило, при разработке новых иммунохимических методик в качестве подтверждающего метода используется высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), либо классический твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА). Применение ИХМ для определения биологически-активных веществ отражено в ряде монографий и обзоров, посвященных иммунохимическим методам [20, 21].

В настоящее время доступны коммерческие иммено-химические тест-наборы для контроля содержания наиболее распространенных контамининтов, которые представлены на сайте Association of Analytical Communities -AOAC International.

Твердофазный иммуноферментный анализ Простой, экспрессный и не требующий дорогого оборудования метод твердофазного ИФА (ELISA-Enzyme linked 1 1 широко immuno-sorbent assay) используется для скрининга веществ различной природы. Сочетание высокой специфичности взаимодействия антител с антигенами и чувствительности детектирования ферментативной метки 2 позволяет проводить определение аналитов в сложных по составу смесях без предварительной очистки от примесей.

ИФА является гетерогенным методом, для его реализации используются 3 микропланшеты на 96 или 384 ячеек, на детектирование поверхность которых иммобилизуют сигнала иммунореагенты. Поскольку низкомолекулярные веществаявляются Антитело моновалентными антигенами, для их Аналит определения используют детектирование преимущественно конкурентные форматы сигнала Конъюгат аналита ИФА, схемы которых представлены на рис.

с ферментом 1. Наиболее часто применяется прямой Конъюгат аналита в котором конкурентный ИФА, Форматы иммунохимического анализа анализируемое вещество конкурирует с Слева: прямой формат, включающий стадии: 1 – меченым ферментом антигеном за добавление образца, содержащего микотоксин, и конъюгата, связывание с антителами, 2 – промывка, 3 – добавление субстрата;

иммобилизованными на твердом носителе.

Справа: непрямой формат, включающий стадии:

1 - добавление образца, содержащего микотоксин, и После инкубации несвязавшиеся антител, 2 – промывка, 3 – добавление вторичных компоненты удаляют промывкой.

антител, меченных ферментом, 4 – добавление субстрата.

Ферментативная активность носителя определяется по реакции с субстратом и обратно пропорциональна концентрации определяемого микотоксина.

В варианте непрямого конкурентного ИФА с твердой фазой связан антиген, коньюгированный с макромолекулярным носителем (например, бычьим сывороточным альбумином, овальбумином). При проведении анализа к пробе добавляют специфические антитела. Свободный антиген и конъюгат антигена, инкубированный на твердой фазе, конкурируют за связывание со специфическими антителами в растворе.

Для определения количества связанных антител добавляют антивидовые антитела, меченные ферментом.

Чувствительность определения аналитов по разным схемам сопоставима, однако введение дополнительных стадий в непрямом формате требует большего времени для проведения анализа. Этот формат широко применяется при скрининге получаемых антител. Ряд методик определения наиболее опасных биотоксинов методом непрямого ИФА разработан и внедрен в практику в нашей стране [22, 78].

Чувствительность и специфичность ИФА существенно зависят от природы применяемых иммунореагентов. В настоящее время разработаны стандартные процедуры иммунизации животных, получения и тестирования поли- и моноклональных антител. В качестве ферментативной метки при определении биологически активных веществ обычно используется пероксидаза хрена (ПХ), реже щелочная фосфатаза. Определение активности фермента проводят, как правило, фотометрическим методом. При таком способе детектирования, однако, чувствительность метода ИФА не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к анализу микотоксинов в сельскохозяйственных продуктах.

Переход к хемилюминесцентному детектированию дает возможность в 10 раз снизить предел обнаружения и на 30% сократить время проведения анализа по сравнению с фотометрическим детектированием сигнала. Повысить чувствительность определения также позволило использование антивидовых антител, меченых Eu3+.

Отечественными учеными изучена взаимосвязь состава и строения иммобилизованных реагентов и аналитических характеристик ИФА. Показано, что решающее значение имеют особенности состава и строения белкового носителя твердофазного антигена. Установлено, что использование желатина в качестве белкового носителя позволяет снизить чувствительность определения. Варьирование природы иммуногена дало возможность получить антитела с различной специфичностью, что позволило комбинацией иммунореагентов направленно проводить либо одновременное определение двух или нескольких аналитов, либо избирательно одного.

Влияние компонентов матрицы, неселективное взаимодействие с соединениями одного класса приводит к случаям переоценки концентрации определяемых веществ, а иногда и ложно-положительным или ложно-отрицательным результатам. Показано, что точность анализа зависит от природы определяемого вещества, способа пробоподготовки и природы матрицы, а предварительное разделение позволяет повысить правильность и воспроизводимость определения.

Иммуносенсоры В настоящее время при контроле качества продуктов питания и объектов окружающей среды значительное внимание уделяется разработке сенсорных устройств, которые позволяют проводить экспресс-определение загрязнителей в полевых условиях и не требуют высококвалифицированного персонала. Определенные успехи достигнуты в разработке иммуносенсоров, основанных на детектировании взаимодействия антиген-антитело. Иммуносенсоры позволяют детектировать сигнал, генерируемый в процессе иммунохимической реакции и преобразуемый в измеряемый электрический сигнал. В зависимости от типа физического преобразователя сигнала можно выделить три основные группы иммуносенсоров: флуоресцентные, электрохимические и сенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса.

Принцип действия большинства сенсоров основан на различных форматах конкурентного твердофазного ИФА. Иммобилизацию антител или аналита конъюгированного с белком на поверхность сенсорного элемента осуществляют путем ковалентного связывания, физической адсорбции или включения в гель. В дальнейшем активные группы поверхности, как правило, блокируются белками или полимерами, что позволяет снизить неспецифическую сорбцию и повысить чувствительность определения. Для ввода образца обычно используют проточные ячейки различных конструкций. Аналитический цикл включает следующие основные стадии:

1) конкурентное связывание с образованием иммунного комплекса, 2) регистрация аналитического сигнала, 3) регенерация сенсорного слоя.

Регенерация заключается в разрушении образовавшегося иммунокомплекса и осуществляется путем изменения рН (как правило, добавлением раствора щелочи), введения небольших количеств органических растворителей или других органических соединений. Как и для остальных иммунохимических методов определения в твердых образцах (биологические объекты, пищевые продукты, корма, почва), сенcорные измерения комбинируют с предварительной экстракцией аналита водно-органическими смесями.

Неинструментальные иммунохимические методы На фоне общего внимания к разработке быстрых скрининговых методов, особый интерес вызывают неинструментальные тест-методы, пригодные для проведения анализа on-site. Возможность проведения скрининга во внелабораторных условиях, даже в отсутствии электрической сети, позволяет оперативно выделить загрязненные объекты, а в случае производства сельхозпродукции - предотвратить объединение загрязненных партий с большими объемами сырья при дальнейшей переработке, транспортировке, хранении.

Результаты, получаемые с помощью неинструментальных тест-методов, оцениваются на основе визуального детектирования. В связи с этим субъективизм восприятия человека, интерпретирующего конкретные результаты, является одним из основных источников погрешности. Для визуализации полученных результатов используются различные метки: ферменты, коллоидные частицы (как правило, частицы коллоидного золота), флуоресцентные метки, липосомы, содержащие солюбилизированные красители. Как и в инструментальных методах, основным форматом является конкурентный твердофазный ИФА.

В большинстве случаев неинструментальные тесты дают качественную оценку концентрации (Да/Нет), характеризующую присутствие (либо отсутствие) целевого аналита в концентрации выше установленного контрольного уровня. Как правило, при разработке неинструментальных тестов определения стараются получить ПрО, соответствующий законодательно установленному максимально допустимому содержанию данного микотоксина в анализируемом продукте. ПрО устанавливается либо на основе хорошо различимого существенного снижения интенсивности окраски тестовой зоны, либо на основе полного ее подавления. Небольшое число тестов предполагает полуколичественную оценку на основе интенсивности окраски.

Для упрощения интерпретации результатов в большинство коммерчески реализуемых тестов включены специальные контрольные зоны, подтверждающие рабочее состояние тестов и/или позволяющие сравнить окраску контрольной и тестовой зон. Как правило, тест-методы для быстрого скрининга предполагают несложную процедуру экстракции смесью воды (буфера) и органического растворителя, в некоторых случаях фильтрование с последующим разведением буферным раствором для снижения доли органического растворителя, либо используются без пробоподготовки. В настоящее время ряд фирм производит большое количество тест методов для определения биологически активных веществ в различных объектах, постоянно разрабатываются новые тесты.

Иммунохроматографические тесты, называемые также стрипами или стрип полосками (immunochromatographic strip tests), представляют собой уникальный удобный в использовании одностадийный метод, не требующий ни аппаратуры, ни реагентов. Процедура анализа состоит в погружении тест-полоски до заданного уровня в анализируемый образец с визуальной оценкой результатов через определенное время.

Как правило, стрип-полоска состоит из пористой мембраны-носителя и адсорбента.

После погружения полоски в анализируемый раствор, его компоненты начинают перемещаться вдоль мембраны к адсорбенту, закрепленному в верхней части.

Анализируемый раствор, таким образом, играет роль подвижной фазы. Вместе с компонентами раствора движутся и иммунореагенты, предварительно нанесенные на нижнюю часть мембраны. Для определения микотоксинов наиболее часто используются меченные коллоидным золотом специфические антитела. Частицы коллоидного золота диаметром около 40 нм образуют зоны красного цвета.

Тестовая линия представляет собой нанесенный на мембрану конъюгат аналита с белком. Для упрощения интерпретации результатов выше тестовой линии на мембрану наносят контрольную линию (антивидовые антитела). В присутствии определяемого вещества, его молекулы связываются в иммунокомплекс с мечеными специфическими антителами. Иммунокомплекс минует тестовую линию и связывается с антивидовыми антителами, окрашивая контрольную линию. Если определяемое вещество отсутствует, меченные специфические антитела образуют иммунокомплекс с конъюгатом аналит белок на тест-линии, вызывая появление окраски, интенсивность которой обратно пропорциональна концентрации определяемого вещества. Часть несвязавшихся антител достигает контрольной линии. На контрольной линии всегда должна появляться окраска, что указывает на пригодность теста. Таким образом, в отсутствии определяемого вещества наблюдается появление окраски на обеих линиях, в присутствии наблюдается только одна (контрольная) линия.

Некоторые производители предлагают также специальные портативные устройства (ридеры) для обработки результатов анализа. Их использование позволяет повысить чувствительность определения и устранить субъективизм восприятия цвета человеком.

Публикуемые в настоящее время исследовательские работы направлены на расширение круга анализируемых веществ, применение тестов для анализа новых объектов и повышение их чувствительности. Нужно отметить относительно небольшое количество исследовательских работ, посвященных разработке именно этого типа тестов, что связано с их широким коммерческим использованием. Для снижения матричного эффекта используется, как правило, разбавление экстракта. В литературе существуют различные подходы к установлению ПрО тест-методов: на основе незначительного, но различимого снижения окраски тестовой линии либо на полном ее подавлении.

Литература 1. Проблемы аналитической химии, Том 12, Биохимические методы анализа. Ред. Дзантиев Б.Б.

2010, Изд-во Наука.

2. Lateral Flow Immunoassay Ed. by Raphael Wong and Harley Tse 2010 Human press.

3. ELISA and Other Solid Phase Immunoassays: Theoretical and Practical Aspects Ed. by D. M.

Kemeny and S. J. Challacombe 1988, Wiley 4. Immunoassays in Agricultural Biotechnology Ed. by Guomin Shan, 2011, Wiley 5. Новые методы иммуноанализа. Под ред. А.М.Егорова - М.: Мир, 1991;

280 с., 6. Морозова В.С., Левашова А.И., Еремин С.А. // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 3. С.

230–246.

7. Горячева И.Ю., Русанова Т.Ю., Бурмистрова Н.А., Де Саегер С. // Журн. Анал. Химии. 2009, Т. 64, N 8, с. 768–785. Engl: 788- 8. M.-Carmen Estvez, Hctor Font, Mikaela Nichkova, J.-Pablo Salvador, Begoa Varela, Francisco Snchez-Baeza and M.-Pilar Marco Immunochemical Determination of Industrial Emerging Pollutants. In “The Handbook of Environmental Chemistry”, 2005, Volume 2/2005, 119- 9. M.-Carmen Estvez, Hctor Font, Mikaela Nichkova, J.-Pablo Salvador, Begoa Varela, Francisco Snchez-Baeza and M.-Pilar Marco Immunochemical Determination of Pharmaceuticals and Personal Care Products as Emerging Pollutants. In “The Handbook of Environmental Chemistry”, 2005, Volume 2/2005, 193-206.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 12-03-91167-ГФЕН_а) OVERVIEW OF THEAPPLICATIONS OF BIODEGRADABLE POLYMERS FOR DRUGDELIVERY AND TISSUE ENGINEERING WITHIN THE INTERFACULTARY RESEARCH CENTER ON BIOMATERIALS (CEIB) C. Grandfils Interfacultary Biomaterial Center (CEIB), University of Liege Belgium, C.Grandfils@ulg.ac.be, www.ceib.ulg.ac.be Synthetic biodegradable polyesters have unique and versatile properties which can be tailored to optimize medical implants and sustained drug delivery systems. However only a limited number of these polymers are actually available on the market, limiting thereby their evaluation in R/D activities.

Adopting FDA approved polymer synthesis pathways (catalyst, melt polymerisation) we are optimizing polymer synthesis of functionalized polyesters for their future application in medical/pharmaceutical applications.

Upon purification and characterisation these materials are processed under different forms, including :nano- micro-dispersions, biodegradable hydrogels or composites : hydrogel/textile.

Our main applications are linked to the pharmaceutical applications for the design of new drug delivery systems, in the field of biopharmaceutical drug immobilization in view to enhance their resorption and protect them from the biological aggressions.

Two main families of materials (textiles and microcarriers) are also tailored to promote tissue engineering, in particular to promote bone and cartilage reconstruction.

ПОШАГОВАЯ НАНОИНЖЕНЕРИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЭЛЕКТРОКАТАЛИЗА И.А. Казаринов Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского г. Саратов, kazarinovia@mail.ru Биохимические и микробиологические технологии все шире применяются в фармацевтической и пищевой промышленности, очистке сточных вод и энергетике.

Поэтому контроль сырья, клеточной популяции и конечных продуктов – необходимое условие обеспечения эффективности работы всей системы. В последние десятилетия разработано большое число биосенсеров для определения целого ряда органических соединений в живой природе, как правило, in vivo или in virto. Поскольку сама жизнь зависит от сбалансированного специфического переноса электронов между ферментами и субстратами, то средства контроля жизненных биохимических процессов могут включать сенсоры, состоящие из тех же веществ, которые участвуют в этих процессах. Перспективным путем повышения селективности, чувствительности и расширения возможностей биосенсеров является соединение их с электрохимическими детекторами, т.е. путем создания биоэлектрохимических сенсоров. Биоэлектрохимическое определение химических соединений имеет явное преимущество: так, можно проводить измерение без предварительной подготовки проб, непрерывно, кроме того, не требуется оптическая прозрачность растворов.

Так как в основе любого биоэлектрохимического сенсора лежит электрод, то принцип их конструирования и работы лучше рассмотреть на примере биотопливных элементов, обязательными рабочими элементами которых являются биоаноды и биокатоды.

Биологические топливные элементы (БТЭ) в перспективе являются многообещающим видом подлинных топливных элементов. В отличие от обычных топливных элементов, использующих водород, этанол и метанол как топливо, биотопливные элементы используют органические продукты метаболических процессов или органические доноры электронов как топливо для генерации тока. В них биологические окислительно-восстановительные реакции управляются ферментативно, в то время как в химических топливных элементах электродную кинетику определяют катализаторы на основе благородных металлов, чаще всего платины. В этом отношении биотопливные элементы привлекательны и перспективны. Они работают в умеренных условиях при температуре и давлении окружающей среды. В них также используется нейтральный электролит и недорогие катализаторы, не содержащие платину. В биотопливных элементах катализатор это либо микроорганизмы, либо ферменты. По данному признаку биотопливные элементы подразделяют на ферментные (ФТЭ) и микробные топливные элементы (МТЭ).

Использование микроорганизмов в биотопливных элементах избавляет от необходимости выделять индивидуальные ферменты, тем самым, давая более дешёвые катализаторы для биотопливных элементов. Основной проблемой микробных топливных элементов является организация вывода заряда из клетки на электрод, поскольку в большинстве случаев микроорганизмы являются электрохимически не активными. Существует несколько механизмов электронного переноса между клетками и электродом:

-электронный перенос посредством экзогенных редокс-медиаторов [1];

-электронный перенос посредством эндогенных редокс-медиаторов (первичных и вторичных метаболитов) [2-4];

-прямой электронный перенос [5-7].

Прямой электронный перенос через внешние мембранные цитохромы требует физического контакта бактериальной клетки с анодом топливного элемента.

Следовательно, только бактерии в первом монослое на анодной поверхности являются электрохимически активными. Таким образом, работа МТЭ зависит от максимальной клеточной плотности в этом бактериальном монослое.

Интереснейшим открытием было обнаружение сначала у Geobacter sulfurreducens, а затем и у Shewanella и ряда других микроорганизмов электропроводных выростов (пилей), названных нанопроводами. Нанопровода могут обеспечить структурную опору для образования толстых электроактивных биопленок и, таким образом, увеличить рабочие характеристики МТЭ.

В ферментных топливных элементах (ФТЭ) применяются окислительные биокатализаторы в анодных отсеках для окисления топливного субстрата и переноса электронов к аноду, а восстановительные биокатализаторы участвуют в восстановлении окислителя в катодном отсеке биотопливной ячейки. Редокс ферменты не имеют прямого электрического контакта с электродами вследствие изоляции белковой матрицей редокс-центра от проводящей подложки. Поэтому разработаны специальные методы организации электрического контакта между редокс-ферментами и электродной подложкой, основанные на использовании редокс-кофакторов НАД(Ф)+ и ФАД(Ф)+, играющих важную роль в биологическом электронном переносе, действующих как носители электронов и активизирующие биокаталитические функции редокс-ферментов [1]. В докладе будут проанализированы методы пошаговой сборки биокаталитических анодов и катодов для различных топливных элементов. Показано, как методами пошаговой наноинженерии можно обеспечить улучшение энергетической производительности биотопливных ячеек и повысить эффективность биоэлектрокаталитических процессов.

Литература 1. Biological fuel cells and their applications / A.K. Shukla, P. Suresh, S. Berchmans, A. Rajendran // Current Science.- 2004.- Vol. 87.- P.455-468.

2. Biofuel cells select for microbial consortia that self-mediate electron transfer / K. Rabaey, N.

Boon, S.D. Siciliano, M. Verhaege, W. Verstraete // Applied and Environmental Microbiology. 2004.- Vol. 70.- P.5373-5381.

3. Hernandez M.E., Kappler A., Newman D.K. Phenazines and other redox-active antibiotics promote microbial mineral reduction // Appl. Environ. Microbiol.-2004.- Vol. 70.- P.921- 4. Metabolites produced by Pseudomonas sp. enable a Gram-positive bacterium to achieve extracellular electron transfer / T.H. Pham, N. Boon, P. Aelterman, P. Clauwaert // Applied Microbiology and Cell Physiology.- 2007.- Vol. 77.- P.1119-1129.

5. Current production and metal oxide reduction by Shewanella oneidensis MR-1 wild type and mutants / O.Bretschger, A. Obraztsova, C.A. Sturm, I.S. Chang etc. // Appliedand Environmental Microbiology.- 2007.- Vol. 73, №4.- P.7003-7012.

6. Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensis strain MR-1 and other microorganisms / Y.A. Gorby, S. Yanina, J.S. McLean, K.M. Rosso etc. // PNAS.- 2006.- Vol.

103, №30.- P.11358-11363.

7. High power density from a miniature microbial fuel cell using Shewanella oneidensis DSP10 / B.R. Ringeisen, E. Henderson, P.K. Wu, J. Pietron, R. Ray, B. Little, J.C. Biffinger, J.M. Jones Meehan // Environmental Science Technology.- 2006.- Vol. 40.- P.2629-2634.

СТРУКТУРА И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ДРУГИХ СОЕДИНЕНИЙ:

ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ НА КАФЕДРЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ САРАТОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА А.Н. Панкратов Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского г. Саратов, PankratovAN@info.sgu.ru На кафедре аналитической химии и химической экологии Саратовского государственного университета (СГУ) им. Н.Г. Чернышевского, занимающей, согласно неформальным рейтинговым оценкам, четвертое место среди химико-аналитических кафедр вузов России по научно-педагогическому уровню и потенциалу, награжденной в рамках программы Российской Академии Естествознания “Золотой фонд Отечественной науки” дипломом “Золотая кафедра России” за заслуги в развитии Отечественного образования, развивается целый ряд равноправных научных направлений.

Одно из них - установление связи физико-химических свойств и реакционной способности с электронным строением молекул и нанокластеров в основном и возбужденных состояниях на основе углубления представлений об электронных эффектах, электроотрицательности атомных групп, водородной связи, обобщения воззрений на механизмы реакций (включая окисление и восстановление, нитрозирование, нитрование, азосочетание, алкоксилирование, конденсации, другие электрофильные, нуклеофильные и радикальные процессы, комплексообразование, обмен лигандов, молекулярную и ионную ассоциацию, диссоциацию, таутомерию и двойственную реакционную способность, изомеризацию, перенос протона, атома водорода и “гидрид-иона”), на региоселективность реакций гомолитического (окислительного и восстановительного) сочетания веществ различных классов;

изучение влияния среды на протекание химических процессов;

нахождение количественных соотношений структура - свойство в рядах неорганических, органических, элементоорганических, координационных соединений;

развитие теории строения и действия аналитических реагентов;

молекулярное моделирование биоспецифического белок-лигандного взаимодействия;

развитие физической химии морфообразующих белков и процессов жизнедеятельности высших грибов, квантовая химия низкомолекулярных эффекторов;

систематизация и обобщение сведений об информационных ресурсах по естественным наукам, по экологии [1-3].

Проводимые исследования охватывают обширную область научных интересов, среди которых - физическая, аналитическая, биоорганическая, теоретическая и компьютерная химия, прикладная квантовая химия, биохимия;

биотехнология;

строение и реакционная способность неорганических, органических, элементоорганических, координационных соединений и наносистем;

количественные соотношения структура - свойство;

механизмы реакций;

роль среды в химических процессах;

теория строения и действия аналитических реагентов;

водородная связь;

биоспецифическое взаимодействие;

Интернет в естественных науках и в экологии.

На разных этапах исследования осуществлялись и/или проводятся различными методами, среди которых - методы квантовой химии (ab initio, DFT и полуэмпирические), молекулярной механики, QM/MM, молекулярной динамики, QSAR-моделирования, молекулярного докинга;

электронная абсорбционная и флуоресцентная, рентгенофлуоресцентная, ИК, ЯМР, ЯКР, ЭПР спектроскопия;

масс спектрометрия, хроматография в разных вариантах, хромато-масс-спектрометрия;

вольтамперометрия, потенциометрия, электрофорез;

измерение акустических свойств тонких пленок с помощью пьезоэлектрических резонаторов;

рентгенофазовый анализ;

рассмотрение кинетики реакций;

препаративный синтез;

экстракция;

культивирование высших грибов, изучение их морфогенеза, ростовых характеристик, активности их внеклеточных лектинов, прочие методы экспериментальной микологии, и др.

Адекватно решаемым проблемам применяются квантовохимические методы различной иерархии и разного уровня теории, от полуэмпирических до модернизированных ab initio и DFT, а также современные подходы и методики, включая NBO-анализ, исключение энергетических вкладов, AIM-анализ, исследование орбитального взаимодействия, электростатического потенциала, расчет колебательных, электронных абсорбционных, ЯМР спектров, масштабирование колебательных частот, разделение и анализ нормальных колебаний, учет ZPVE-, термических и BSSE поправок, локализация переходных состояний, IRC, SCRF и т.д.

Квантовохимическое рассмотрение химических проблем - не только применение мощных современных методов исследования. Это новая идеология химии, ее современный язык, вывод химии на качественно иной, истинно научный, то есть предсказательный, уровень. Квантовая химия в значительной степени определяет прогресс всей химии как науки.

Метод масс-спектрометрии дает возможность путем выявления пика молекулярного иона определить относительную молекулярную массу органического соединения.

С помощью масс-спектрометрии высокого разрешения устанавливается элементный состав, брутто-формула вещества. По осколочным и перегруппировочным ионам, образующимся в результате фрагментации молекулярного иона, воссоздают информацию о строении молекулы. Метод характеризуется высокой чувствительностью (абсолютный предел обнаружения примесей в чистых веществах составляет 1015-1012 г). Масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия - едва ли не единственные методы, с помощью которых решается такая задача, как изучение метаболизма лекарственных препаратов и других веществ в организме. С помощью масс-спектрометрии проводятся также: измерение потенциала ионизации и сродства к электрону молекул, потенциала появления ионов и на этой основе - расчет энергии разрыва химических связей;

определение парциального давления паров веществ, теплоты сублимации, константы равновесия и теплоты химической реакции;

исследование ион-молекулярных равновесий;

изучение кинетики и механизмов реакций, в том числе с использованием изотопной метки [4].

Главная задача химии сегодня и в будущем - предсказать течение химического процесса во времени и его конечный результат на основе сведений о строении и свойствах молекулярных систем реактантов, интермедиатов, продуктов, а также о переходных состояниях, с учетом сольватных оболочек, то есть получить информацию о механизме химической реакции.

Прогностическая функция химии определяет ситуацию, при которой на передний план выступает необходимость выявления зависимости физико-химических, аналитических и иных свойств, реакционной способности, биологической активности соединений от строения их молекул или других структурных единиц, а также от внешних факторов, прежде всего среды (растворителя), для направленного конструирования (молекулярного дизайна) веществ и материалов с заданными характеристиками.

По мнению академика Н.С. Зефирова, проблема связи структура - свойство - самая важная в химии и, может быть, в естествознании. Актуальность названной проблемы особенно высока в условиях, когда, по выражению академика В.И. Минкина, произошла мутация химии. Более того, наряду с другими в рамках обозначенного научного направления изучаются процессы, протекающие в живых организмах, то есть исследования проводятся на стыке химии, биологии, физики, математики, информатики.

Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации, принятые Президентом 20 марта 2002 г. (на совместном заседании Совета безопасности, Президиума Госсовета и Совета при Президенте по науке и высоким технологиям) одновременно с Основами государственной политики в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу, доработанные в 2004 г. по поручению Правительства и Минобрнауки на основании комплексных научных исследований с привлечением ведущих ученых, экспертов и представителей бизнеса, помимо других позиций включают живые системы.

В разделе “Отделение химии и наук о материалах” перечня “Научные направления отделений Российской академии наук”, утвержденного Постановлением Президиума РАН от 1 июля 2003 г. № 233, названные выше аспекты приведены в первом пункте:

“Теория химического строения и химической связи, кинетика и механизмы химических реакций, реакционная способность химических соединений, стереохимия, кристаллохимия”. Второй пункт включает позицию “Синтез и изучение новых веществ, разработка материалов и наноматериалов с заданными свойствами и функциями”.

Четвертый пункт - “Химическая аналитика: создание методов и средств определения и контроля веществ в окружающей среде. Разработка новых методов и средств химического анализа веществ и материалов”. Реализация направлений фундаментальных исследований по химии, изложенных в других пунктах “Перечня”, требует применения методов, подходов, решения конкретных научных задач, обозначенных в указанных пунктах.

Отмеченные вопросы занимают одно из центральных мест в иерархии общих проблем химии, которая может быть представлена в следующем виде: искусство химического синтеза, химическая структура и функция, управление химическими процессами, химическое материаловедение, химическая технология, химическая энергетика, химическая аналитика и диагностика, химия жизни [5].

Приведем имеющие отношение к обсуждаемому научному направлению первый, второй, десятый, семнадцатый и тридцатый пункты раздела “Отделение биологических наук” перечня научных направлений РАН: “Структура и функции биологических макромолекул и макромолекуляриых комплексов. Биокатализ”, “Структура и функция низкомолекулярных биорегуляторов. Дизайн и синтез новых биологически активных препаратов”, “Биохимия и физиология микроорганизмов и грибов. Использование микроорганизмов и грибов в биотехнологии”, “Механизмы морфогенеза.

Сравнительная и функциональная морфология”, “Математические модели в биологии.

Биоинформатика”.

Деятельность научной группы лежит в русле реализации приоритетных направлений развития Национального исследовательского университета СГУ: фундаментальные и прикладные исследования в области компьютерного моделирования биологических и химических процессов;

органическая, неорганическая и аналитическая химия;

живые системы (фундаментальные и прикладные исследования в биохимии, микробиологии, химии биологически активных веществ;

математическое моделирование биомедицинских объектов) [6].

Перечислим некоторые научные результаты.

Обоснованы механизмы самых разных химических реакций (в том числе химического и электрохимического окисления ароматических и гетероциклических аминосоединений - прекурсоров лекарственных препаратов, азосочетания и др.).

Сформулированы закономерности, регулирующие реакционную способность и региоселективность (включая направления реакций гомолитического окислительного и восстановительного сочетания).

Развит подход к прогнозу избирательности и молекулярному дизайну аналитических редокс-реагентов.

Установлены количественные соотношения, имеющие четко выраженный физический смысл и дающие возможность a priori оценивать значения теплоты и свободной энергии образования, энтропии, потенциала ионизации, сродства к электрону, потенциала химического и электрохимического окисления и восстановления, величины pKa, константы устойчивости, дипольный момент, частоты колебательных спектров, электроотрицательность, индуктивные и мезомерные параметры атомных групп и др., выход продуктов и скорость реакций электрофильного и нуклеофильного ароматического замещения, скорость ферментативного окисления аминов и фенольных субстратов, переноса ионов поверхностно-активных веществ через нанофильтрационные мембраны (молекулярные сита). Развита методология простой теоретической оценки теплоты образования химических соединений в конденсированном состоянии.

Выяснены дальность и специфика действия эффекта электроотрицательности атомных групп в насыщенных системах, последовательность ослабления электроноакцепторных и электронодонорных свойств заместителей в ароматических молекулах. Показано, что заместители в молекулах влияют на реакционную способность мостиковых дифенилов в электрофильных реакциях (протонирование, ацилирование), на скорость окисления диариламинов в основном посредством эффекта поля независимо от природы мостиковых групп.

Установлено, что - и -эффекты в спектроскопии ЯМР 1H широко распространены, но не являются универсальными, так как не во всех случаях введение заместителя приводит к уменьшению электронной плотности на атоме -C и к увеличению ее на атоме -C.

Разработана методика количественного предсказания абсорбционных максимумов в электронных спектрах ненасыщенных соединений.

Рассматривается влияние энергетики, геометрии, электронной структуры молекул реактантов, переходных состояний, интермедиатов, продуктов, водородной связи, электростатического, гидрофобного факторов, гидратации, сольватации на реакционную способность химических соединений и аналитические параметры реакций.

Созданы научные основы предсказания аналитических характеристик реакций азосочетания. Выяснено, что региоселективность реакций однозначно определяется термодинамикой интермедиатов - -комплексов, а также влиянием водной среды.

Последняя обусловливает высокую позиционную селективность, обеспечивая выбор одного из двух возможных реакционных каналов, предсказанных на основе квантовохимических расчетов изолированных молекулярных систем. Кроме того, водная среда осуществляет селекцию аналитических форм - протонированных продуктов азосочетания, имеющих хинонгидразонное строение, например:

+ H NN NN + + NN +H -H H H N + + H2N H2N -H p 3 2 H + NN + NH 6 + + H +H -H NN NN NN H + -H + 5 6+ NH2 NH2 NH p Предложена вероятная схема реакции азосочетания 4-диазонийбензолсульфоната с 1-нафтиламином. Первоначально возникает -комплекс, предшествующий двум изомерным -комплексам, которые трансформируются в син- и анти-азосоединения, каждое из которых при протонировании переходит в регистрируемый конечный продукт, представляющий собой сопряженную кислоту аминоазосоединения в хинонгидразонной форме. Син--комплекс стабилизирован водородной связью N-H…O.

Дана теоретическая трактовка таутомерии сульфофталексонов, протолитических свойств HXCN, HNCX (X = O, S).

Детализировано (ab initio и DFT) влияние внутримолекулярной водородной связи (ВВС) на электронное строение и колебательные спектры молекул с плоским квазициклом. Исследованы (ab initio и DFT с привлечением NBO-анализа, исключения энергетических вкладов, теории AIM) пространственное и электронное строение молекул, ВВС, перенос заряда, топологические свойства электронной плотности, орбитальное взаимодействие, электростатический потенциал, спектры ЯМР на ядрах 1H, C, 15N, 17O, термодинамика, кинетика, переходные состояния и энергетические профили внутримолекулярного вращения, таутомеризации, ассоциации, переноса протона, двойных концертных синхронных протонных миграций, эффекты среды, в том числе в рамках дискретно-континуального подхода (8-гидроксихинолин, 8 меркаптохинолин, 2-нитрозофенол, орто-нитрозонафтолы, 2-пирролидон, оксиндол и др.).

Методом теории функционала плотности на уровне B3LYP/6-311++G(d,p) с использованием NBO-анализа, при учете влияния растворителя методом самосогласованного реактивного поля (SCRF) в рамках модели поляризуемого континуума (PCM) исследована энергетика и электронная структура молекул 2,4 динитрофенилгидразина и продукта его конденсации с ацетоном, а также анионов, образующихся при диссоциации соответствующих NH-кислот, в газовой фазе, а также в среде этанола и воды. С использованием NBO-анализа показано, что в амбидентных анионах сопряженных оснований и 2,4-динитрофенилгидразина 2,4 динитрофенилгидразона ацетона имеет место делокализация электронной плотности, приближающая структуру анионов к аци-нитроформе. В структурной трансформации такого типа в случае 2,4-динитрофенилгидразина участвуют обе NO2-группы, в то время как у гидразона в нее вовлечена только пара-нитрогруппа. С позиций концепции жестких и мягких кислот и оснований, проявления симбиотического эффекта обсуждены реакционные центры ионной ассоциации названных анионов с противокатионами.

Гибридным методом DFT на уровне теории MPW1K/6-311++G(3df,3pd) исследована сравнительная термодинамическая устойчивость геометрических изомеров 2 хлорвинилдихлорарсина (-люизита) ClCH=CHAsCl2 в газовой фазе и в различных растворителях. Увеличение диэлектрической проницаемости среды приводит к нивелированию различий в термодинамической устойчивости цис- и транс-изомеров 2 хлорвинилдихлорарсина, что позволяет надеяться на возможность направленного смещения равновесия изомеризации в сторону менее токсичного цис-изомера путем замены растворителя на более полярный. В качестве таких полярных сред рекомендованы ионные жидкости - расплавы солей, жидкие при комнатной температуре, удовлетворяющие критериям “зеленой” химии.

Предложен и на примере тиофенолов апробирован подход к оценке дифференциального влияния растворителей на кислотно-основные свойства.

Показаны принципы прогноза возможности формирования и устойчивости ионных ассоциатов, их способности к экстракции.

Установлено, что субстратная специфичность реагентов хромоксана чистоголубого Б и хромазурола S к неионным ПАВ обусловлена локальными свойствами хлорозаместителей и прилегающих к ним атомных бассейнов (объем и гидрофобность атома хлора в сочетании со сравнительно высокой полярностью связей C-Cl).

Доказано существование молекул (C6H5)3AsCl2, (C6H5)3Sb(OH)Cl, (C6H5)3SbCl2, (C6H5)3Bi(ONO2)2, (C6H5)3BiCl2 соединений пентакоординированных мышьяка, сурьмы и висмута в растворах в форме тригональной бипирамиды с аксиальными неорганическими лигандами. Объяснена стереонаправленность комплексообразования палладия(II) с хлорид-ионом и пирролин-2-олом. Термодинамически менее стабильный биологически активный цис-изомер комплекса [PdCl2L2] (L = пирролин-2-ол) образуется вследствие того, что ему структурно предшествует энергетически наиболее предпочтительный тетрагонально-пирамидальный интермедиат ассоциативного нуклеофильного замещения. На надмолекулярном уровне цис-продукт стабилизируется благодаря межмолекулярной диполь-дипольной ассоциации в кристалле.

Разработана методология квантовохимического исследования переноса “гидрид иона”, основанная на анализе соответствия последовательности изменения потенциала ионизации, энтальпии и свободной энергии сродства к гидрид-иону, атому водорода и протону молекул субстратов, а также производных от них катионов, катион-радикалов, радикалов, анионов, экспериментально обоснованным рядам “гидридной” подвижности.

На основе квантовохимического рассмотрения дана интерпретация сорбционных свойств кремнеземов: наиболее активными ионообменными центрами являются силанольные группы, а не дефект структуры минерала, связанный с изоморфным замещением кремния алюминием;

чем ближе к поверхности сорбента указанный дефект, тем более сильными протонодонорами являются силанольные группировки.

По результатам квантовохимического моделирования акриловая кислота предложена в качестве добавки к силикону ОВ-1 и на этой основе разработана простая методика быстрого газохроматографического определения бензойной и гептановой кислот непосредственно в водных растворах.

Показана геометрическая и электростатическая обусловленность сходной биологической активности 1,5-дифенил-3-селенпентандиона-1,5 и глюкокортикоидов (преднизона и преднизолона).

Исследованы направления электронного переноса между восстановленными и окисленными формами никотинамидадениндинуклеотида и (НАД) флавинадениндинуклеотида (ФАД) с одной стороны, антиагрегантом и ангиопротектором дипиридамолом (курантилом) с другой. Выяснено, что взаимодействие дипиридамола с восстановленной формой ФАД является бесконкурентным;

НАД не конкурирует с ФАД за лекарственный препарат.

Принципиально возможен перенос электрона от дипиридамола к окисленным формам НАД и ФАД.

Изучается влияние химических веществ разной природы на морфогенез, ростовые характеристики, лектиновую активность высших грибов. Теоретически обоснована зависимость активности внеклеточных лектинов и ростовых характеристик базидиомицета Lentinula edodes от присутствия в средах культивирования эссенциальных аминокислот, двухзарядных катионов металлов и селенсодержащих соединений.

Проводится хроматографическое и хромато-масс-спектрометрическое исследование процессов метаболизма у высших грибов и их отклика на воздействие различных эндогенных и экзогенных химических эффекторов.

Найдены теоретические предпосылки замещения атома серы на селен и предпочтения селенометионина как селеноорганического соединения в метаболизме грибной культуры.

Методом QM/MM осуществлено моделирование взаимодействия лектина арахиса с семью углеводами, молекулы которых включают звенья D-галактозы и D-глюкозы. При этом квантовохимической подсистемой служили аминокислотные фрагменты сайта связывания и молекула углевода. В качестве критерия углеводной специфичности предложена величина энергии образования комплекса (конъюгата) лектин-углевод из его составных частей. Дано теоретическое обоснование наибольшей специфичности лектина арахиса по отношению к -аномерным дигалактозам, а также большей специфичности к производным галактозы по сравнению с производными глюкозы.

Проведен AIM-анализ взаимодействия между гидроксильными группами углевода и полярными (амидными, карбоксильными, гидроксильными) группами белка.

Установлено, что это взаимодействие удовлетворяет критериям водородного связывания. Анализ топологических свойств электронной плотности указывает на доминирующую роль остатков L-аспарагиновой и L-глутаминовой кислот в белок углеводном связывании. Результаты молекулярного моделирования коррелируют с данными экспериментов по углеводной специфичности, а также вкладу в нее природы аномеров углеводов и звеньев L-глутаминовой кислоты. Последнее подтверждает предсказательную силу метода QM/MM в целом, энергии образования конъюгата белок-углевод как критерия углеводной специфичности, а также электронной плотности в критической точке связи и лапласиана этой величины в отношении установления ключевых для проявления лектиновой активности аминокислотных остатков.

Сделаны классификационные обобщения материала по реакциям в гомогенных и гетерогенных системах. Предложена альтернативная классификация методов квантовой химии, основанная на идее об экстраполяции от элементарных частиц (физических констант) к молекуле, от атомов к молекуле, от фрагментов к молекуле.

Систематизированы и обобщены сведения об информационных ресурсах по естественным наукам, по экологии.

Учителя А.Н. Панкратова в науке - заведующий кафедрой общей и неорганической химии СГУ, д.х.н., профессор, чл.-корр. РАЕН, академик МАНЭБ С.П. Муштакова;

советник РАН (Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, г. Москва), д.ф.-м.н., профессор, чл.-корр. РАН, академик РАЕН, Заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии РФ Л.А. Грибов.

Имеется более 615 публикаций, включая статьи в журналах (Biological Trace Element Research, Canadian Journal of Chemistry, Helvetica Chimica Acta, International Journal of Quantum Chemistry, Journal of Biochemistry and Molecular Biology, Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, Journal of Chromatography A, Journal of Molecular Structure: THEOCHEM, The Journal of Physical Chemistry A, Monatshefte fr Chemie, Mycological Progress, Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, Журнал аналитической химии, Журнал неорганической химии, Журнал общей химии, Журнал структурной химии, Журнал физической химии, Известия Академии наук СССР. Серия химическая, Координационная химия, Микробиология, Прикладная аналитическая химия, Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им.

Д.И. Менделеева), Теоретическая и экспериментальная химия, Химия гетероциклических соединений, Химия природных соединений и др.), обзоры, четыре коллективные монографии (New York, Nova Science Publishers, Inc.), учебные пособия (в том числе с грифом), патенты Российской Федерации. Одна из статей в The Journal of Physical Chemistry A была признана в числе most-accessed articles в июле - сентябре 2007 г.

Автор настоящей статьи имеет значимые критерий Х. Хирша и индекс цитируемости (см. базы данных систем поиска научной информации Scopus и Web of Science, списки Корпуса экспертов по естественным наукам (URL: http://expertcorps.ru;

http://www.expertcorps.ru) 2010-2011 гг. в рамках проекта “Кто есть кто в российской науке”, активный список 2008-2009 гг., списки 2005, 2007 гг. на сайте междисциплинарного научного сервера Scientific.ru, а также статью [7].

Рецензент статей, представленных для опубликования в Журнале аналитической химии, Journal of the American Chemical Society, The Journal of Organic Chemistry, Journal of Coordination Chemistry, Croatica Chemica Acta.

Член редколлегии International Journal of Chemoinformatics and Chemical Engineering международного журнала, способствующего интеграции прикладной химии и компьютерных наук, публикующего результаты фундаментальных и прикладных исследований в области новой методологии и приложений химической информатики, создания и развития химических баз данных, новых вычислительных методов и эффективных алгоритмов для химического программного обеспечения, химической и биохимической технологии.

Осуществляется научное сотрудничество с российскими коллегами, среди которых профессор кафедры аналитической химии и химической экологии СГУ, д.х.н., профессор, академик РАЕН С.Н. Штыков;

профессор этой же кафедры, д.х.н., доцент С.Ю. Доронин;

доцент этой же кафедры, д.х.н., доцент Т.Д. Смирнова;

профессор кафедры органической и биоорганической химии СГУ, д.х.н., профессор В.В. Сорокин;

научный сотрудник лаборатории аналитической химии Института химии СГУ, к.х.н.

Н.А. Юрасов;

профессор кафедры прикладной физики СГУ, д.ф.-м.н., профессор М.Д.

Элькин;

заведующий кафедрой биотехнологии и химии Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова, д.х.н., профессор Б.И. Древко;

заведующий кафедрой биохимии Саратовского государственного медицинского университета (СГМУ) им. В.И. Разумовского, д.м.н., профессор В.Б. Бородулин;

декан фармацевтического факультета СГМУ, заведующий кафедрой фармацевтической химии СГМУ, д.х.н., профессор А.Г. Голиков;

главный специалист по физико химическим методам исследования Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов (ИБФРМ) РАН (г. Саратов), к.х.н. Е.Е. Федоров;

доцент кафедры “Природная и техносферная безопасность” Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А., к.х.н. И.М. Учаева и др.

Особенно тесный и плодотворный научный альянс сложился с коллективом лаборатории микробиологии ИБФРМ РАН (ведущим научным сотрудником, д.б.н. О.М.

Цивилевой и заведующим лабораторией, д.б.н., профессором В.Е. Никитиной).

Международное научное сотрудничество: Professor Dr. Eduardo A. Castro, INIFTA, Departamento de Qumica, Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Argentina, главный Редактор The Open Spectroscopy Journal, исполнительный Редактор International Journal of Chemoinformatics and Chemical Engineering, бывший президент химического общества Аргентины;

Associate Professor, Dr. Sc. Venelin Enchev, Head of Laboratory of Theoretical Chemistry, Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria;

Dr. Habil. Mariusz K. Marchewka, adjunct in Structural Chemistry Branch, Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wroclaw, Poland.

Получаемые научные результаты имеют значение для управления химическими процессами и аналитическими эффектами, создания новых аналитических реагентов, фармацевтических препаратов, других практически ценных веществ, композиций и материалов. Прогноз разнообразных характеристик молекул и веществ может служить основанием для экспертного решения о целесообразности синтеза соединений с заданными свойствами, порой трудоемкого, длительного, требующего сложной аппаратуры, жестких условий, дорогих и токсичных реактивов. Построение модели молекулярного распознавания в системах лектин - углевод делает принципиально возможной адресную доставку лекарственных агентов к пораженным тканям и органам.

Литература 1. Pankratov A.N. Electronic Structure and Reactivity of Inorganic, Organic, Organoelement and Coordination Compounds: An Experience in the Area of Applied Quantum Chemistry // Quantum Chemistry Research Trends / Editor: M.P. Kaisas. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2007. P. 57-125.

2. Pankratov A.N., Bychkov N.A., Tsivileva O.M. Molecular Modeling of the Peanut Lectin - Carbohydrate Interaction by Means of the Hybrid QM/MM Method // Quantum Frontiers of Atoms and Molecules / Editor: M.V. Putz. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2011. P. 325-341.

3. Панкратов А.Н. Избранные главы электрохимии органических соединений. Ионные жидкости. Саратов: Изд-во Саратовск. ун-та, 2011. 132 с.

4. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. М.: Мир, 2006. 684 с.

5. Бучаченко А.Л. Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы // Успехи химии.

1999. Т. 68, № 2. С. 99-118.

6. Приоритетные направления развития НИУ СГУ. [Электронный ресурс]. URL:

http://www.sgu.ru/node/55117.

7. Березкин В.Г., Сидоренко Н.А., Архипов Д.Б. // Журн. аналит. химии. 2007. Т. 62. № 1. С. 100-110.

ПРИРОДНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ГРИБНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ О.М. Цивилева Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук г. Саратов, tsivileva@ibppm.sgu.ru Многочисленные и разнообразные свойства мицелиальных культур и плодовых тел грибов - макробазидиомицетов, полезные в биотехнологическом и биомедицинском плане (питательные, лигнинолитические, фармакологические, среди которых противоопухолевые, гипогликемические, гиполипидемические, гипотензивные, иммуномодулирующие, противогрибковые, бактерицидные, антиоксидантные, нейропротективные, гепатопротективные и другие), обусловлены уникальным сочетанием продуктов обмена веществ. Широкий спектр биологически активных грибных метаболитов представлен высокомолекулярными белковыми, углеводными, липидными субстанциями, а также низкомолекулярными соединениями как аминокислотной, моносахаридной, жирнокислотной природы, так и не принадлежащими к этим доминирующим в химическом составе грибной культуры группам соединений. В докладе рассмотрены достижения исследователей различных научных групп, в том числе ИБФРМ РАН, в аспекте изучения указанных соединений.

В лаборатории микробиологии ИБФРМ РАН под руководством зав. лабораторией доктора биологических наук В.Е. Никитиной на протяжении последних полутора десятилетий проводятся активные научные исследования перспективных микологических объектов поверхностного и глубинного культивирования с целью получения актуальной, по большей части обладающей абсолютной новизной, информации о биологически активных соединениях таких видов ксилотрофных базидиомицетов, как Lentinus edodes, Grifola frondosa, Pleurotus ostreatus, Ganoderma lucidum, Ganoderma applanatum, Grifola umbellata Armillariella mellea, Flammulina velutipes,. Фундаментальный аспект проблемы подкрепляется разработками в рамках концепции использования базидиальных культивируемых грибов как перспективного экологически чистого сырья для создания лечебно-профилактических препаратов.

Метаболиты белковой природы с ферментативной активностью. Благодаря широкому набору ферментов грибы принимают активное участие в процессах деструкции и минерализации органического вещества в различных биогеоценозах.

Дереворазрушающие грибы высокоспециализированы для утилизации древесины, в которой соотношение C:N так велико, что делает ее неподходящим субстратом для многих сапрофитов. Грибы "белой гнили" синтезируют внеклеточные ферменты, модифицирующие лигнин. Наиболее важными из них являются две пероксидазы, лигниназа и марганец-пероксидаза. Лигнинолитический потенциал и другие виды активности грибных лакказ - ферментов, продуцируемых в наибольших количествах по сравнению с другими фенолоксидазами - продолжает пересматриваться в связи с появлением новой информации относительно механизмов биодеградации субстратов базидиомицетами.

Метаболиты белковой природы с лектиновой активностью. Продолжаются исследования, доказывающие важность и разнообразие функций лектинов высших грибов. Пионерскими явились работы по получению препаратов и характеристике внеклеточных лектинов L. edodes, лектинов ряда ксилотрофных базидиомицетов на стадии дикариотического мицелия, условий проявления их биологической активности, динамики образования, морфогенетического потенциала, реакционной способности, антигенных свойств.

Липиды, гликолипиды. В общем механизме приспособления микроорганизмов к неблагоприятным условиям значимую роль играют экскретируемые регуляторные соединения (факторы стресса). Среди компонентов фактора были выявлены жирные кислоты (ЖК) С9:0 и С10:0. Из метаболитов L. edodes выделен галактолипид (S3), обладающий действием регулятора активности лектинов этого гриба. Гликолипид необычен для базидиомицетов своей моносахаридной природой и составом липидного пула, включающим негидроксилированные короткоцепочечные ЖК. Среди компонентов S3 72% (m/m) жирнокислотного пула приходится на С9:0. Выявлена гиперпродукция свободных ЖК под действием ксенобиотика фосфонатной природы, сдвиг соотношения внутриклеточных и экскретируемых свободных ЖК в пользу внеклеточного пула и его аналогия составу бактериального фактора d2 (автолиза клеток) по доминирующим компонентам и биологически активному началу олеиновой кислоте.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.