Все статьи - Биофизика

Объекты исследования: сорта озимой пшеницы, ржавчинные грибы, Pyrausta nubilalis Hb., Eurygaster integriceps Put.
Цель работы: обоснование механизма «зеленой технологии» в развитии био- и агробиоразнообразия в условиях засоленности, изучение стимуляторных свойств ГК и ТГК, создание препарата, стимулирующего рост и развитие пшеницы, и обладающего фунгитоксичностью, создание синергетических смесей известных инсектицидов.
Методы исследования: методы физиологии и биотехнологии растений, методы хроматографии, экстракции, энзимологии, токсикологии и биоорганической химии.
Полученные результаты и их новизна: изучена причина накопления ГК в корне солодки. Выявлены стимулирующие свойства ГК и ТГК. Создана новая «зеленая технология» для экологического восстановления и озеленения засоленных земель.
Создан новый препарат ДКМ-1 из местного сырья, стимулирующий рост и развитие пшеницы и обладающий фунгитоксичностью. В результате применения ДКМ-1 в условиях засоления, инокуляции грибов, у всходов пшеницы выявлено повышение количества фенольных соединений и показан один из механизмов его влияния. Выявлено действие ДКМ-1 на пшеницу, зараженную ржавчиной, большая эффективность действия относительно таких фунгицидов, как Тилт, Байлетон и Титул.
На основе изучения влияния ФСК? на активность эстеразных ферментов насекомых выявлены специфические ингибиторы этих ферментов. На основе изучения токсикологических особ енностей ингибиторов создана синергетическая смесь, эффективно влияющая в малых дозах на кукурузную совку.
Практическая значимость: методы «зеленой технологии» имеют инновационную значимость, и будут служить важным научным источником по изучению новых закономерностей экологического восстановления засоленных земель. Созданный препарат ДКМ-1 рекомендован в качестве стимулятора, обладающего фунгитоксич-ным эффектом против ржавчины пшеницы. Использованием созданной синергетической смеси можно добиться экономической эффективности путём уменьшения количества применяемых пестицидов и повышения эффекта их влияния.
Степень внедрения и экономическая эффективность: при внедрении методов «зелёной технологии» наблюдается повышение урожайности пшеницы в условиях засоленности. Использование препарата ДКМ-1 в фермерских хозяйствах приводит к повышению урожайности пшеницы на 4-5 ц/га. Разработан лабораторный регламент получения синергетической смеси.
Область применения: биоорганическая химия, физиология растений, сельское хозяйство и защита растений.

Объект исследования: Белые беспородные крысы: новорожденные крысята, перенесшие хроническую внутриутробную гипоксию; новорожденные дети с церебральной ишемией различной степени и их матери.
Цель работы: изучение молекулярных механизмов повреждения биомембран под действием активных форм кислорода и действия сверхмалых доз антиоксидантов различных классов на интенсивность свободно-радикального окисления и липидный состав биомембран мозга и печени в постнатальном онтогенезе после гипоксии плода.
Методы исследования: тонкослойная хроматография, биохимические, иммуногистохимические, клинические, УЗИ и допплерография головного мозга, статистические.
Полученные результаты и их новизна: в отдаленные сроки постгипоксического периода установлена межорганная взаимосвязь мозга и печени и ее вклад в усугубление последствий церебральной ишемии. Установлен вклад избыточной генерации АФК и нарушений содержания фосфолипидов в митохондриальной фракции печени в развитие апоптоза гепатоцитов в постгипоксическом периоде и антиапоптозное действие нанодоз фенозана; установлено участие мембранного компонента микросомальной фракции печени в постгипоксических адаптационных реакциях и модулирующий эффект нанодоз альфа-токоферола на ферменты антиоксидантной системы (АОС) в ранние сроки постгипоксического периода. Установлен преимущественный эффект нанодоз синтетического водорастворимого антиоксиданта фенозана в мозговых тканях на ферментативное звено АОС с последующим снижением окисления фосфолипидов и оптимизации условий для развития мозга.
Практическая значимость: разработана прогностическая шкала тяжести церебральной ишемии новорожденных, обосновано применение нанодоз антиоксидантов при экспериментальной гипоксии плода.
Степень внедрения и экономическая эффективность: полученные результаты внедрены в виде методических рекомендаций и информационного письма в РСМНПЦ Акушерства и гинекологии, кафедре неонатологии ТашИУВ, кафедре биохимии ТашПМИ.
Область применения: биохимия, педиатрия.

Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из важнейших задач современной биофизики является изучение взаимосвязи структуры и функций ионных каналов, образованных белками. Ионные каналы являются наноскопическими порами, обладающими селективностью к ионам, способностью избирательно пропускать различные молекулы через мембрану или реагировать на них, изменяя свои свойства. Согласно последним исследованиям, именно ионные каналы являются сенсорами, которые помогают живым организмам измерять температуру, чувствовать запахи, вкус и свет.
В тоже время, некоторые микроорганизмы (и в их числе высоко патогенные) продуцируют белки, способные самопроизвольно встраиваться в мембраны клеток-хозяев и формировать в них ионные каналы, через которые неконтролируемо выходят как ионы, так и водорастворимые вещества-метаболиты, что приводит к клеточной смерти. От этих белков-токсинов зависят не только клинические проявления болезней, но и состав среды, в которой существуют клетки и бактерии. В связи с этим нанопоры, образованные белками, привлекают пристальное внимание исследователей во всем мире как с точки зрения фундаментальных физиологических и биофизических принципов функционирования живых клеток, так и с практической стороны, так как существуют идеи по использованию их в качестве нано-секвенаторов, компонентов нано-фильтров, биосенсоров и других наноустройств.
Во многих исследованиях, проводимых в мире, отмечается, что знание о структуре белковых нанопор и влиянии ее на свойства последних может помочь как в создании современных лекарств, так и в разработке наноустройств, используемых в новейших приборах. Наиболее перспективным ионным каналом в качестве основы нано приборов большинство исследователей считает а-гемолизин (а-ГЛ), продуцируемый бактериями Staphyloccus aureus, поэтому большое число работ посвящено исследованию свойств именно этого канала. Следует отметить, что способность а-ГЛ формировать водонаполненные трансмембранные поры в бислойных липидных мембранах была впервые обнаружена более 35 лет назад в Узбекистане.
В свете выше сказанного тема диссертации является весьма актуальной и востребованной, так как данные о том, какие структурные особенности влияют на функционирование ионных каналов, как зависит их селективность от строения и аминокислотного состава, могут помочь в конструировании нанопор с заранее заданными свойствами.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Совместным заявлением между Республикой Узбекистан и Японией, подписанным в феврале месяце 2011г.
Целью исследования является определение структурнофункциональной взаимосвязи в ионных каналах, сформированных различными белками.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
впервые установлено, что методом асимметричной аппликации неэлектролитов можно измерить изменение радиуса поры вдоль оси ионных каналов;
установлено, что радиус ионного канала VDAC изменяется при переходе из одного состояния проводимости в другое;
установлено, что свойства ионных каналов зависят не только от знака заряда заряженных групп, распределенных внутри канала, но и от их местоположения вдоль оси канала;
разработан новый метод определения стехиометрии олигомерных нанопор;
установлено, что макси-анионный канал не относится к семейству VDAC белков;
впервые доказано, что блокирование полианионами ионного канала зависит как от их размера, так и от концентрации двухвалентных катионов;
установлено, что фиксированный на мембране потенциал вызывает эластическую деформацию а-ГЛ поры.
выводы
1. Впервые модифицированным методом полимерного зондирования установлено, что:
а) диаметры двух входов а-ГЛ канала близки друг к другу и равны 2,6/2,4 нм (цис/транс\ а-ГЛ канал имеет 2 узких участка: основное сужение диаметром 1,3 нм, расположенное примерно в центре канала и второе, диаметром 1,8 нм, расположенное ближе к цис входу в канал;
б) диаметр цис входа VCC канала равен 1,9 нм, а транс входа 1,6 нм, внутри канала имеется одно сужение диаметром 1,2 нм;
в) диаметры цис и транс входов ионного канала VDAC в высокопрово-дящем состоянии равны 2,0 и 4,0 нм, соответственно. При переходе в низкопроводящее состояние диаметры обоих входов уменьшаются и становятся равными 1,8 и 2,4 нм, соответственно. Суммарное уменьшение объема канала равно ~10 нм3 , что составляет около 40% от общего объема поры.
2. Детальное сравнение, при физиологических условиях, биофизических свойств макси-анионного канала и VDAC показало, что они формируются разными белками.
3. Впервые, методом цистеин-сканирующего мутагенеза, доказано, что добавление в структуру а-ГЛ канала дополнительных отрицательных зарядов изменяет его слабо анионную селективность на сильно катионную, а добавление положительных зарядов заметно увеличивает анионную селективность. Степень этих изменений зависит как от радиуса канала в точке добавления нового заряда (что преимущественно влияет на ионную избирательность), так и от расположения зарядов вдоль продольной оси канала (в основном изменяет вольт-амперную характеристику). Эти результаты демонстрируют, что суммарный заряд стенки поры несет ответственность за катион-анионную селективность а-ГЛ канала, а положение заряда у входа в пору является основным фактором, определяющим форму вольт-амперных кривых.
4. Разработан новый метод определения стехиометрии олигомерных ионных каналов, основанный только на электрофизиологических измерениях. С помощью него установлено, что а-ГЛ канал, сформированный в бислойной липидной мембране, является гептамером.
5. Установлено, что молекула полианиона входит в пору за счет электростатических сил и физически блокирует прохождение ионов. Вероятность блокирования а-ГЛ канала полианионами зависит:
а) от присутствия и концентрации двухвалентных катионов, которые по эффективности располагаются в следующей последовательности: Zn2+ > Са2+ > Mg2+;
б) от концентрации, молекулярной массы и структуры полианионов; эффективность влияния полианионов на канал коррелирует с их влиянием на ^-потенциал мембран;
в) от стороны добавки полианионов, их добавка со стороны транс входа канала более эффективна, что связано с асимметричным строением а-ГЛ канала.
6. Впервые доказано, что фиксированный на мембране потенциал вызывает эластическую деформацию а-ГЛ канала, что объясняет остаточную асимметрию его вольт-амперной характеристики при высоких концентрациях соли и зависимость его блокировки комплексом 18-краун-6 с катионом калия от потенциала.

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире охрана водных ресурсов, обеспечение стабильности водоёмов и особенно сохранение естественной флоры водоёмов и использование их в качестве стратегического объекта имеет важное значение. На Земле зарегистрировано свыше 72 000 видов альгофлоры и лишь у 38% из них выявлены особенности распространения и разработаны способы их использования. С этой точки зрения, оценка современного состояния альгофлоры водоёмов, в частности, искусственных, связанных с деятельностью человека и выявление перспектив внедрения их в практику является одной из актуальных проблем.
С обретением независимости нашей страны проводились широкомасштабные реформы по охране водных ресурсов и рациональному использованию. На основе программных мер, осуществлённых в данных направлениях, достигнуты значительные результаты, в том числе, по выявлению масштаба и источников антропогенного загрязнения водоёмов, устранению их, применению водорослей в практику очистки сточных вод и по применению их в отрасли экономики. В “Стратегии действий развития Узбекистана”1 подчеркивается охрана водоисточников и улучшение обеспечения населения чистой питьевой водой и развитие объектов сетей ирригации, при этом определение видового состава альгофлоры водохранилищ, имеющие важное значение среди водных источников, внедрение видов альгофлоры в деятельность определение санитарно-эпидемиологического состояния естественных и искусственных водоёмов имеет важное научно-практическое значение.
Мировые современные альгологические исследования требуют выявления состояния альгофлор водоёмов больших регионов, отличающихся водоисточниками и сильным влиянием антропогенных факторов, а также оценки уровня их трансформации. В этом отношении, водохранилища, имеющие особое значение среди водоёмов считаются важными не только богатством видов альгофлоры, но и присутствием всех экологических групп, имеющих своеобразное место в относительном сравнении альгофлор водоёмов. Особенно, расположение Ферганской долины республики на стыке горных хребтов Западного Тянь-Шаня и Памира-Алая привело к своеобразному альгофлорному составу их водохранилищ. При этом, Андижанское водохранилище региона отличается большими площадями и многочисленными источниками питания. Учитывая во внимание сильное воздействие деятельности человека на регион, определение современного состояния состава альгофлоры Андижанского водохранилища и на этой основе оценка их место в формировании альгофлор водохранилищ Узбекистана является одной из актуальных проблем. В данном аспекте, оценка современного состояния альгофлоры Андижанского водохранилища, анализ роли источников питания в формировании таксономического состава альгофлоры водохранилища, определение изменений видового состава водорослей под влиянием антропогенных факторов, создание и внедрение в практику базы данных по альгофлоре имеют важное научно-практическое значение.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Законом Республики Узбекистан №409 «Об охране и использовании растительного мира» от 21 сентября 2016 года, постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан №82 «Об утверждении положения о порядке водопользования и водопотребления в Республике Узбекистан» от 19 марта 2013 года, Указом Президента Республики Узбекистана УП4947 «О стратегии действий по развитию Республики Узбекистан» от 7-февраля 2017 года, а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Цель исследования состоит в выявлении таксономического состава альгофлоры Андижанского водохранилища и обосновании сезонных их изменений.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые на основе полной инвентаризации видового состава альгофлоры Андижанского водохранилища определены 418 видов и составлен их конспект;
впервые из видового состава альгофлоры Андижанского водохранилища выявлены 10 ранее неизвестных для альгофлоры Средней Азии видов (Peridinium limbatum (Stokes) Lemm., Glenodinium ambiguum Thomp., Trachelomonas labiata Teiling, Trachelomonas conica Playf, Elakatothrix spirochroma (Reberd.) Hind., Cosmarium subtruncatellum Gronbl., Xanthidium variabile (Nordst.) W.et. G.S. West, Chodatella cingula (Schmit.) Fott., Coelastrum scabrum Rein., Kirchneriella cornuta Korsch.);
осуществлено сравнительный анализ альгофлоры Андижанского водохранилища с альгофлорой водохранилищ Узбекистана и сходные виды, а также определены характерные виды Андижанского водохранилища;
выявлены сезонные изменения состава альгофлоры, а также описаны различия весеннего и летнего сезонов на 40 видов (13,07%), летнего и осеннего сезонов на 45 видов (13,0%), осеннего и зимнего сезонов на 228 видов (75,7%), а также наличие характерных видов для каждого сезона;
выявлены экологические группы альгофлоры, планктон, планктон-бентос и бентосные группы, распределение альгофлоры относительно засоления и температуры воды, а также количество индикатор-сапробных видов;
впервые создана электронная база данных, отражающая современное состояние альгофлоры Андижанского водохранилища и внедрена в практику.

Выводы
В результате проведённых исследований по диссертации на тему «Альгофлора Андижанского водохранилища» предоставлены следующие выводы:
1. Альгофлора Андижанского водохранилища представлена 418 видами, составляющие 6 отделов, 12 классов, 20 порядков, 50 семейств и 116 родов. Выявлено ведущее положение отделов Chlorophyta (151), Bacillariophyta (115) и Cyanophyta (107) по количеству видов. Впервые для альгофлоры Средней Азии приведены 10 видов (Dinophyta - 2 вида, Euglenophyta - 2 вида, Chlorophyta - 6 видов).
2. Полиморные семейства альгофлоры состаляют 66,45% всех видов и основу их представляют семейства Oscillatoriaceae (57 видов), Naviculaceae (48), Euglenaceae (23) и Oocystaceae (18). Богатый состав видов данных семейств указывает на важное значение альгофлоры Андижанского водохранилища в качестве альгологической территории в Узбекистане.
3. Спектр ведущих семейств и родов альгофлоры, благодаря источникам питания Андижанского водохранилища через горные водоёмы, определяет характерность его к горным водоёмам Средней Азии. Это потдверждается полиморфными родами Oscillatoria (21 вид), Phormidium (13), Lyngbya (13), Navicula (11). 
4. Своеобразные особенностьи альгофлоры Андижанского водохранилища отличаются формированием в соединении альгофлор 5 рек (Корадарё, Тар, Коракулжа, Куршаб и Ясси) и тем, что район исследования является связующим звеном между альгофлорами Узбекистана и Киргизстана.
5. Наибольшая схожесть видов альгофлоры Андижанского водохранилища выявлена с водохранилищами Кайраккума (Таджикистан) 50,7% (212 видов) и Чордары (Казахстан) 50,2% (210 видов). Это обстоятельство, несмотря на расположение этих 3 водохранилищ на территориях разных республик, связано с единым источником питания. В изменении состава видов водоемов основное место занимают система ирригации и водные источники.
6. Выявлены изменения состава альгофлоры в течение сезонов года. Описаны отличия в количестве видов в весенний (306 видов) и летний (346 видов) сезоны на 40 видов (13,07%), в летний и осенний (301 вид) сезоны на 45 видов (13,0%), в осенний и зимний сезоны на 228 видов (75,7%). Из за небольшой разницы температуры воды в весенние (11-16-24°С) и осенние (24-18-10°С) сезоны значительных отличий в показателях процентного соотношения видов не наблюдалось (5 видов, 1,6%).
7. Наибольшая численность в вертикальном распределени встречается на глубине 0,5-3-5 метров (17799 тыс. кл/литр, летом); на глубине 20-25 метров наблюдается уменьшение численности для всех видов представленных отделов альгофлоры. В глубинных слоях, в основном, выделены виды отдела Bacillariophyta, что связано с наличием кремния в составе их поверхностного слоя.
8. По значению количества (тыс. кл/литр) 31 вид является доминантами, из них наибольшее количество составили Microcystis aeruginosa, Oscillatoria princeps, Scenedesmus obliquus (1200 тысяч клеток/литр), Phormidium foveolarium ва Binuclearia lauterborniitwp (1млн клеток/литр). Доминирование этих видов указывает на то, что Андижанское водохранилище является одной из территорий, где протекает процесс формирования современных видов.
9. По экологическим анализам группа планктон-бентосов преобладает по количеству видов и составляет половину 50,71% альгофлоры. Данное обстоятельство объясняется наличием воздействия турбулентного движения водохранилища на экологические группы вертикального распределения. Благодаря пресноводной воде Андижанского водохранилища, по распределению видов засоленности воды, более половины альгофлоры характерны к пресноводной воде (61,72%).
10. В составе альгофлоры 133 видов являются (31,81%) индикатор-сапробными видами и семейства Oscillatoriaceae, Naviculaceae (13,53%), Euglenaceae (8,27%), Cosinodiscaceae (7,51%) занимают ведущее положение. Принадлежность индикатор-сапробных видов к мезосапробным (аир зоны) и олигосапробны группам указывает на низкий уровень загрязнённости воды Андижанского водохранилища.