Материальные основы жизни. Биохимия. Молекулярная биология. Биофизика

Эпигенетические процессы – один из механизмов регуляции транскрипции и синтеза белков, оказывающий влияние на все важнейшие функции клеток. В последнее время растет понимание роли эпигенетической регуляции в патогенезе болезней центральной и периферической нервной системы. Монография обобщает работы последних лет в изучении эпигенетических процессов, участвующих в повреждении и защите нервных клеток при инсульте и травматическом повреждении периферических нервов. Показано наличие нейропротекторных свойств у неспецифических и селективных ингибиторов деацетилаз гистонов в животных и клеточных моделях аксотомии периферических нервов и при фототромботическом повреждении мозга.

Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО), расположенный на севере Тюменской области, является территорией проживания как коренного, так и некоренного населения. В ЯНАО ярко выражен дисбаланс химических элементов в воде, почве, растениях, непосредственно влияющих на элементный статус населения. С учетом значительных различий в характере питания и образе жизни аборигенного и пришлого населения Севера интерес представляло изучение концентраций химических элементов в волосах северян. Обследованы 173 жителя ЯНАО: 1) 92 пришлых жителя – 40 (43,5 %) мужчин и 52 (56,5 %) женщины, в течение 10 лет проживающие на территории ЯНАО; 2) 81 абориген – 33 (40,7 %) мужчины и 48 (59,3 %) женщин. Средний возраст обследуемых составил 38,3±9,6 лет. В Центре биотической медицины (Москва) методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в волосах обследуемых лиц определяли концентрации Са, Mg, Fe, Mn, Cu, Cr, Zn, Se, Cd, Pb, Hg. Установлены статистически значимо более высокие концентрации Са и Mg на фоне более низкого содержания Fe и Mn у пришлого населения ЯНАО в сравнении с данными аборигенов (р < 0,001–0,011). При этом выявлена практически одинаковая обеспеченность Cu и Zn лиц обеих групп. Также у аборигенов отмечено более высокое содержание в волосах Cr (р = 0,046), Se (р < 0,001), Hg (р = 0,019), Cd (р = 0,030) и незначительное превышение по Pb. Установленные различия элементного статуса пришлых и аборигенных жителей ЯНАО связаны с геохимическими особенностями территории проживания, отличиями в питании (меньшим употреблением аборигенами простых углеводов и бóльшим количеством рыбы в их рационе), а также широким распространением курения среди коренных жителей.

Рассмотрены возможности использования методов диэлектрической спек- троскопии для оценки состояния деревьев. Диэлектрические показатели характеризуют клеточные мембраны и проводимость растительных тканей. Для измерения диэлектриче- ских показателей использован диэлектрический импульсный Фурье-спектрометр ориги- нальной конструкции, подключенный к портативному компьютеру, с помощью которого осуществляется управление и питание прибора. Его конструкция позволяет экспрессно (за время около 1 с) получить информацию о диэлектрических характеристиках тканей ствола дерева в диапазоне частот от 1 до 100 кГц и в полевых условиях обработать, ви- зуализировать и сохранить результаты измерений на компьютере. Оценки состояния де- ревьев, полученные с помощью диэлектрического импульсного Фурье-спектрометра, сопоставлялись с визуальными характеристиками дерева и данными о его радиальном приросте. Показано, что существуют различия в значениях диэлектрических характери- стик у деревьев разных категорий состояния и с разными величинами радиального при- роста. Данные диэлектрической спектроскопии в отличие от субъективных качественных визуальных показателей состояния дерева носят количественный объективный характер. Их можно получить значительно быстрее и с меньшими трудозатратами по сравнению с оценками характеристик дерева по радиальному приросту. Предложенный метод исполь- зовался для оценки состояния кедра сибирского (Pinus sibirica), пихты сибирской (Abies sibirica) и ели обыкновенной (Picea obovata) в лесных насаждениях Прибайкалья. Иссле- дования проводись как в контрольных (неповрежденных) насаждениях, так и в поражен- ных бактериальной водянкой. Показано, что предложенный метод может быть применен для экспресс-оценки состояния деревьев и уровня их повреждений. Для цитирования: Суховольский В.Г., Воронин В.И., Осколков В.А., Ковалев А.В. Экспресс-оценка физиологического состояния древесных растений по диэлектриче- ским характеристикам тканей ствола // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 70–85. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-70-85 Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 17-29-05074офи_м)
Dielectric spectroscopy methods for estimating the state of trees were considered. Dielectric characteristics describe cell membranes and conductivity of plant tissues. A pulsed Fourier transform dielectric spectrometer of an original design was used to measure the values of dielectric characteristics. The spectrometer was connected to a portable computer, which was used to control and power it. The device design allows to expressly (in about 1s) receive information on the dielectric characteristics of the tree trunk tissues in the frequency range from 1 to 100 kHz and to process, visualize and save the results of measurements on a computer in the field conditions. Tree state estimates obtained with the pulsed Fourier transform dielectric spectrometer were compared with the visual tree characteristics and radial growth data. It is shown that there are differences in the values of dielectric characteristics in trees of different state categories and with different values of radial growth. Dielectric spectroscopy data, unlike subjective qualitative visual indicators of tree state, are quantitative and objective. The data can be obtained much faster and with less effort compared to estimates of tree characteristics by radial growth. The described method was used to estimate the state of Siberian pine (Pinus sibirica), Siberian fir (Abies sibirica) and Siberian spruce (Picea obovata) in forest plantations of the Baikal region. Studies were carried out both in control (undamaged) plantations and in those affected by bacterial infection. It is shown that the proposed method can be applied to the express state estimation of trees and the level of their damage. For citation: Soukhovolsky V.G., Voronin V.I., Oskolkov V.A., Kovalev A.V. Express Estimation of the Physiological State of Woody Plants by Dielectric Characteristics of Tree Stem Tissues. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 2, pp. 70–85. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-70-85 Funding: The work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 17-29-05074офи_м).

Монография представляет собой обобщение научных положений и методического арсенала по современным подходам к изучению, интерпретации и использованию научных данных полученных при изучении пищеварения жвачных животных, а также применения этих знаний для оценки новых кормовых средств и добавок. Материал базируется на экспериментальных данных, полученных во ВНИИФБиП с.-х. животных в физиологических опытах на коровах, телятах, бычках и овцах и на обобщенных данных отечественных и зарубежных исследователей. В материалах отражено не только современное состояние разработок в области физиологии пищеварения жвачных, но и практические аспекты, направленные на повышение их продуктивности, продления сроков хозяйственного использования и на улучшение качества продукции. Представлены исходные данные для установления потребностей животных в основных субстратах - конечных продуктов переваривания в разные фазы репродуктивного цикла и для разного уровня молочной продуктивности, а также приведены характеристики доступности питательных веществ кормов. Использование материалов данной монографии позволяет обосновано организовывать опыты и применять методический арсенал хирургических, физиологических и аналитических методов как при изучении процессов пищеварении, так и для оценки новых кормовых средств и регулирующих добавок.

В пособии на современном научном уровне рассматриваются различные эргогенические средства, используемые в спорте, особенности базового питания лиц, занимающихся физической культурой и спортом, вопросы использования дополнительных факторов питания с целью повышения спортивной работоспособности, ускорения восстановительных процессов, ускорения адаптации организма к систематическим тренировочным нагрузкам.

В пособии рассматриваются биохимические механизмы процессов энергетического обеспечения мышечной работы, дается их сравнительная характеристика и роль в энергообеспечении различных видов мышечной работы. Значительное внимание уделяется средствам и методам совершенствование механизмов энергообеспечения. Приводится классификация мышечных упражнений по их направленности на совершенствования процессов энергообеспечения, рассматриваются альтернативные, не связанные с мышечной работой, пути повышения спортивной работоспособности, в частности, влияние на процессы энергообеспечения различных видов экзогенной гипоксии: гипобарической и нормобарической, естественной и искусственной.

Учебное пособие дает связное и последовательное изложение многих разделов математики и физической химии. Оно поможет биологам и медикам быстро вспомнить соответствующие сведения, необходимые при анализе научных проблем.

В методических указаниях кратко изложен практический материал по предмету «Экология популяций и сообществ». Описаны фундаментальные понятия и аспекты изучения основ дем- и синэкологии. Рассмотрены внутри- и межвидовые взаимоотношения между организмами.

В методических указаниях кратко изложен практический материал по предмету «Экология животных». Описаны фундаментальные понятия, про-блемы и аспекты изучения основ экологии животного организма, простран-ственная ориентация, особенности адаптации животных. Рассмотрены видо-вые особенности биоразнообразия в животном мире.

В учебном пособии рассматриваются основные понятия, исторические аспекты становления и развития, цели и задачи современной экологической токсикологии, механизмы и особенности токсических эффектов химических загрязнителей на популяции организмов и биоценозы, входящие в состав экологических систем. Представлены данные об источниках и поведении ксенобиотиков и других экополлютантов в окружающей среде, их дрейфе, аккумуляции, биоконцентрировании, трансформации, детоксикации и экскреции в различных биологических системах; о реакциях на воздействие приоритетных экотоксикантов на популяционном уровне. Изложены подходы к оценке токсичности экополлютантов, рассматриваются принципы экотоксикологического нормирования.

Спортивная деятельность связана со значительными физическими и нервно-эмоциональными нагрузка- ми, при этом высокая интенсивность тренировок провоцирует изменение элементного баланса спортсменов. Данная проблема особенно актуальна в адаптивном спорте, т. к. спортсмены с ограниченными возможностя- ми подвергаются более сильным нагрузкам. Цель исследования – оценить элементный состав биосубстратов (сыворотка крови, волосы) спортсменов следж-хоккейного клуба г. Оренбурга (n = 15). Содержание элементов в сыворотке крови сравнивали с референтными значениями; уровень элементов в волосах – со среднепопуля- ционными значениями и с показателями в контрольной группе, состоящей из здоровых мужчин аналогичного возраста, не занимающихся спортом (n = 25). Исследование проводилось методами атомно-эмиссионного и масс-спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой. При оценке элементного состава сыворотки кро- ви выявлены повышенное содержание Fe и Zn у 46 и 13 % спортсменов соответственно и дефицит Mg у 26 %. При исследовании образцов волос установлено, что для спортсменов характерны статистически значимо более высокие уровни Na, K, P, Zn и более низкие концентрации Fe, Ca, I, Cr, Si, Li по сравнению с показателями груп- пы контроля. Элементный профиль, составленный с учетом частоты отклонений от нормы, показал, что для подавляющего большинства обследуемых мужчин, независимо от уровня физической активности, характерен дефицит Co и Se. Установленный дефицит этих элементов в волосах подтверждает результаты ранее прове- денных исследований и отражает биогеохимические особенности территории. Для большинства спортсменов характерен дефицит Са, Cr и избыток Na, K, P, Zn в волосах. Полученные данные свидетельствуют о состоянии дисэлементоза и служат основанием для коррекции питания и назначения минералосодержащих биологически активных добавок к пище спортсменам с ограниченными физическими возможностями.

Экологическая биохимия - междисциплинарное направление исследований, которое охватывает круг вопросов, связанных с биохимическими механизмами адаптации живых организмов к меняющимся условиям внешней среды.

В работе обобщены проблемы строения, химического состава скелетных мышц, энергетики мышечной деятельности, даны характеристики баланса и путей ресинтеза АТФ. Описана классификация физических упражнений по мощности и характеру энергообеспечения. Показаны энергообеспечение, кислородное обеспечение и биохимические изменения в органах и тканях спортсмена при различной работе.

Монография посвящена количественному изучению и оценке энергетической направленности саморазвития и эволюции открытых систем различной природы: от простых физических до самых сложных биологических, включая биосферу и ее «самое беспокойное звено» – человечество. Отмечены обязательные атрибуты жизни – инициирующий поток энергии извне, биологический взрыв, нехватка вещества и, как следствие, его «зацикливание». Показаны исторически сложившиеся трудности измерения длительных процессов эволюции и направления прогресса. Дана формулировка и приведено описание действия трех биофизических (энергетических) принципов биологического развития и эволюции надорганизменных биосистем. Продемонстрировано их соответствие основным эмпирическим обобщениям – биогеохимическим принципам В.И.Вернадского. Обсуждены вопросы устойчивого развития человечества как звена биосферы в XXI в. (включая проблемы энергетического развития России), проблемы и перспективы становления Глобального Интеллекта, перехода современной техносферы в ноосферу.

В монографии рассмотрен ряд фундаментальных проблем биологии (структурно-функционального соответствия, уникальности, эквифинальности эволюционных исходов, возрастания сложности в эволюционном процессе и др.), для решения которых требуется высокий уровень обобщения, труднодостижимый при изучении реальных биологических систем. В качестве одного из способов работы с подобными сложными объектами предлагается феноменологическое (эвристическое) моделирование. В роли феноменологических модельных объектов рассматриваются нейронные сети. В работе вводятся и обсуждаются понятия функциональной симметрии и функционального инварианта структуры, позволяющие решить для нейронных сетей ряд вышеупомянутых проблем. Обсуждается соответствие полученных на нейронных сетях результатов данным по реальным биологическим системам и перспективы применения описанного подхода к этим системам.