Биологические науки

Учебно-методическое пособие «Формирование практических умений и навыков во внеурочной деятельности по биологии на базе Кванториума» посвящено организации практических занятий с использованием цифрового оборудования со школьниками 12–14 лет.

Монография посвящена важной проблеме современности – изучению формирования концентраций и потоков одного из главных «парниковых» газов – метана. В монографии проанализированы и обобщены данные литературы и собственные материалы, касающиеся влияния различных природных и антропогенных факторов на образование, окисление и концентрации метана в водных экосистемах, а также его эмиссию в системе «донные отложения – вода – атмосфера».

Физиологическое обеспечение тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменов призвано выявить системы организма, ограничивающие и лимитирующие работоспособность спортсмена, подобрать физиологические тесты, корректно оценивающие влияние тренировочных нагрузок на функциональные показатели, и на этой основе вносить своевременные изменения в тренировочный процесс. В настоящем руководстве предпринята попытка, исходя из современных литературных данных и собственных исследований, оценить роль различных физиологических факторов, влияющих на аэробную работоспособность высококвалифицированного лыжника и биатлониста, рассмотреть особенности тестирования некоторых функциональных показателей и их тренировки. На основании изучения динамики функциональных показателей высококвалифицированных спортсменов и данных современной литературы сформулированы предложения по стратегии подбора тренировочных нагрузок в макроцикле. Рекомендовано для студентов высших учебных заведений, а также учащихся и преподавателей учреждений среднего профессионального образования.

Анализируются новые требования к профессиональной подготовке инженеров-экологов в связи с вступлением России в ВТО, показаны особенности их профессиональной деятельности в новых социально-экономических условиях, представлена авторская модель формирования профессиональной компетентности будущих инженеров-экологов. Особое внимание уделено педагогическим условиям её реализации: дополнительной углубленной профессиональной подготовке, использованию нетрадиционных форм, средств, методов и технологий обучения, мониторингу процесса и результатов.

Проблема стресса на рабочем месте приобрела особую актуальность, и ее изучение является важным направлением исследований в области медицины, психологии и смежных наук. Педагогическая профессия предъявляет значительные требования к личностным и психологическим качествам педагога, что нередко приводит к хроническому стрессу. В исследовании приняли участие 82 преподавателя Сургутского государственного педагогического университета. Средний возраст обследованных составил 44,12±3,74 лет у женщин и 43,21±2,51 лет у мужчин. Для диагностики признаков эмоционального выгорания использовали методику К. Маслач и С. Джексона – MBI (адаптирована Н.Е. Водопьяновой). Все педагоги были разделены на две группы в зависимости от наличия либо отсутствия признаков эмоционального выгорания. Функциональное состояние центральной нервной системы (ЦНС) оценивали методом простой зрительно-моторной реакции: анализировали скорость сенсомоторной реакции, функциональный уровень системы, устойчивость реакции, уровень функциональных возможностей, а также устойчивость внимания (по показателю точности Уиппла). Физиологические реакции на стресс оценивали по методике Дж. Гринберга «Собственная реакция на стрессовые события». Психологическая и психофизиологическая диагностика проводилась на компьютерном комплексе «НС-Психотест». Результаты исследования показали, что функциональное состояние ЦНС у женщинпедагогов без признаков эмоционального выгорания было статистически значимо ниже, чем у мужчин той же группы. Мужчины с признаками эмоционального выгорания демонстрировали статистически значимое снижение всех показателей функционального состояния ЦНС в сравнении с группой мужчин без признаков эмоционального выгорания. Полученные результаты указывают на необходимость принятия в высших учебных заведениях превентивных мер, направленных на минимизацию риска возникновения синдрома эмоционального выгорания у педагогов, а также обусловливают важность своевременной диагностики и выбора, при необходимости, адекватных методов коррекции данного состояния.

Представлены результаты сравнительного анализа содержания фосфатидилсерина, сфингомиелина, фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина в периферической крови у трудоспособного населения Ямало-Ненецкого автономного округа при различных уровнях ω-6 жирных кислот. Исследование проводилось в период с 2015 по 2018 годы, в нем приняли участие 254 человека в возрасте от 22 до 60 лет, родившиеся и постоянно проживающие на территории Ямало-Ненецкого автономного округа (средний возраст обследованных (M±SD) – 43,25±10,05 лет). В сыворотке крови, после предварительной экстракции липидов методом тонкослойной хроматографии, определены концентрации сывороточных фосфолипидов. Следующий этап исследования включал в себя метилирование липидного экстракта с последующим получением метиловых эфиров жирных кислот. Методом газожидкостной хроматографии определено содержание полиненасыщенных жирных кислот ω-6. В качестве переменных для последующего анализа использовались значения суммы ω-6 жирных кислот. В зависимости от концентрации ω-6 жирных кислот все обследованные лица были разделены на три группы: 1) 718,31–1052,82 мкг/мл; 2) 433,44–718,31 мкг/мл; 3) 1052,82–1198,06 мкг/мл. Непараметрический дисперсионный анализ установил статистически значимые межгрупповые различия в содержании сфингомиелина и фосфатидилхолина. При этом уровни фосфатидилсерина и фосфатидилэтаноламина между группами статистически значимо не различались. В ходе апостериорных сравнений было выявлено, что у лиц с высоким содержанием ω-6 жирных кислот (1052,82–1198,06 мкг/мл) снижается доля сфингомиелина в общем пуле сывороточных фосфолипидов, что, в свою очередь, приводит к относительному нарастанию процентного содержания фосфатидилхолина.

Особый интерес вызывает изучение роли пуринергической сигнализации форменных элементов крови при нарушениях процессов физиологической регенерации, частными случаями которых могут выступать воспалительные процессы, а также старение организма. Большое значение для качественной реализации иммунных реакций лейкоцитами имеет функциональное состояние их плазмалеммы, основными характеристиками которой являются жесткость, потенциал поверхности и сила межклеточной адгезии. В выполненном исследовании с целью активации элементов пуринергической сигнальной системы использована модель механического стресса in vitro. Функциональные свойства лейкоцитов определяли методами атомно-силовой микроскопии – полуконтактного сканирования и силовой спектроскопии, а также с помощью тестов на миграционную активность лейкоцитов. При моделировании условий механической деформации клеток уровень аденозинтрифосфата в крови увеличился в 2,3 раза по сравнению с контролем. Заряд клеточной поверхности и жесткость гранулоцитов снизились. Жесткость лимфоцитов увеличилась, потенциал их поверхности стал более отрицательным по сравнению с контролем. Миграционная активность гранулоцитов значительно возросла. Увеличилась сила адгезии между эритроцитами и лейкоцитами. Таким образом, исследование показало, что молекула аденозинтрифосфата и ее производные могут оказывать влияние на изменение функциональных свойств лейкоцитов посредством ауто- и паракринной регуляции. Полученные экспериментальные данные расширяют имеющиеся знания о механизмах взаимодействия между гранулоцитами и лимфоцитами в сосудах периферического русла, что может быть полезно в коррекции нарушений иммунного ответа при старении организма.

Развитие острого миелобластного лейкоза приводит к дисфункции клеточного звена врожденного иммунитета, вместе с тем в кровотоке сохраняется популяция нормальных лимфоцитов, которые являются ключевыми участниками адаптивного иммунитета, однако их функциональная активность остается малоизученной. В связи с этим цель исследования – изучить функциональные свойства клеточной поверхности лимфоцитов (жесткость, заряд, адгезивные свойства) у пациентов со злокачественной пролиферацией миелоидного ростка системы крови. В работе использованы различные режимы сканирования атомно-силовой микроскопии, которые позволяют изучать микро- и наномеханические свойства клеточной поверхности, измерять модуль Юнга, характеризующий ее жесткость, заряд клеточной мембраны, силы адгезии между клетками. В результате выполненных исследований установлено увеличение жесткости и потенциала клеточной поверхности субпопуляции лимфоцитов во время лечения болезни соответственно на 128 % (р < 0,05) и 12 % (р < 0,05) по сравнению с контролем. Изучены межклеточные взаимодействия между лимфоцитами и тромбоцитами: во время лечения сила адгезии между ними возросла на 37 % (р < 0,05) по сравнению с контролем. В группах пациентов на стадии рецидива острого миелобластного лейкоза и во время лечения функциональные свойства клеточной поверхности и клеточные реакции схожи. Полученные результаты имеют теоретическое значение в изучении биофизических свойств поверхности иммунных клеток. Практическое значение выполненного исследования связано с поиском эффективных схем лечения, направленных на сохранение функциональных свойств клеточной поверхности лимфоидного ростка кроветворения.

Учебное пособие «Фонд оценочных средств текущего контроля/промежуточной аттестации» по модулю теоретических основ в области почвоведения и рационального использования почв основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку знаний теоретических основ, умений и владений специализированными знаниями исследования почвенного покрова природных и антропогенных объектов, а также организации и планирования работ по изучению почв.

Учебное пособие «Фонд оценочных средств текущего контроля/промежуточной аттестации» основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку знаний, умений и владений принципов структурной и функциональной организации биологических объектов и основными физиологическими методами анализа и оценки состояния живых систем.

Учебное пособие «Фонд оценочных средств текущего контроля/промежуточной аттестации» по модулю популяционной организации биологических объектов основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку знаний, умений и владений экологической грамотности (ОПК-2), общей, системной и прикладной экологии, принципов оптимального природопользования и охраны природы, мониторинга, оценки состояния природной среды и охраны живой природы (ОПК-10), а также методов оценки мониторинга и охраны природной среды, природопользования, восстановления и охраны биоресурсов (ПК-6).

Учебное пособие «Фонд оценочных средств текущего контроля/промежуточной аттестации» по модулю клеточной и субклеточной организации биологических объектов основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку знаний, умений и владений биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов жизнедеятельности (ОПК-5), закономерностей и современных достижений генетики и селекции, геномики, протеомики (ОПК-7), закономерностей воспроизведения и индивидуального развития биологических и эмбриональных объектов, (ОПК-9), современных представлений биотехнологических и биомедицинских производств, генной инженерии, нанобиотехнологии, молекулярного моделирования (ОПК-11).

Учебное пособие «Фонд оценочных средств текущего контроля/промежуточной аттестации» по модулю биологического разнообразия живых объектов основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку знаний о разнообразии биологических объектов для устойчивости биосферы, эволюционных подходов, микро- и макроэволюции; умений использовать методы наблюдения, описания, идентификации, классификации, культивирования биологических объектов (ОПК-3, ОПК-8).

Учебное пособие «Менеджмент научных исследований в биологии» основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку навыков и умений работы с научными документами в профессиональной сфере, технологиями планирования и проектирования научно-исследовательской деятельности, а также представления результатов научно-исследовательской деятельности в устной и письменной формах с использованием основных технических средств поиска научно-биологической информации и работы с базами экспериментальных биологических данных.

В схемах представлены основные фитогормоны и их структура, краткая характеристика и современные представления о роли и жизни растительного организма.

Комплексная переработка торфа является важной хозяйственной проблемой. Методом электрохимического синтеза авторами получены хелатные соединения железа с гуминовыми кислотами, которые рекомендуется использовать в качестве кормовой добавки. В связи с образованием вторичного ресурса (целлолигнина) возникает проблема создания технологии его переработки на экономически эффективные продукты. Целлолигнин содержит большое количество целлюлозы, что делает его привлекательным сырьем для биотехнологической переработки микроорганизмами. Однако в целлолигнине содержится лигнин, препятствующий ферментативному гидролизу целлюлозы до простых сахаров, что обусловливает необходимость поиска способов его предварительной обработки. Целлолигнин может использоваться в качестве питательного субстрата для культивирования мицелиальных грибов рода Trichoderma, так как для них характерно проявление ксиланазной и целлюлазной активности, которая способствует ферментативному гидролизу целлолигнина. Цель работы – определение ферментативной активности при культивировании штамма мицелиального гриба Trichoderma reesei M18 на питательных средах из целлолигнина торфа. Для повышения ферментативной активности мицелиального гриба в питательную среду, содержащую целлолигнин торфа в твердой фазе, вводили мультиэнзимный комплекс, включающий целлюлазные и ксиланазные ферменты и редуцирующие вещества. Также в экспериментах целлолигнин обрабатывали бисульфитном натрия, после чего лигнин растворялся и клетчатка становилась более доступной для ассимилирования грибом. Установлена целесообразность культивирования мицелиального гриба Trichoderma reesei M18 на питательных средах из целлолигнина торфа, предварительно обработанного бисульфитом натрия. Показано, что внесение в питательную среду на основе целлолигнина, обработанного бисульфитом натрия, мультиэнзимных комплексов, содержащих целлюлазы и ксиланазы, способствует повышению ферментативной активности Trichoderma reesei M18, что увеличивает синтез белка и, соответственно, биомассы. Предварительная обработка целлолигнина торфа бисульфитом натрия рекомендуется для биоконверсии мицелиальным грибом Trichoderma reesei M18 с получением из биомассы адсорбента микотоксинов. Биомасса мицелиальных грибов Trichoderma reesei M18, выращенная на целлолигнине торфа, использована для получения адсорбентов микотоксинов, которые успешно испытаны in vivo.

В пособии рассмотрены механизмы ферментативной регуляции метаболизма углеводов, липидов, аминокислот, нуклеидов. Представлены сведения о контроле окислительного фосфорилирования в зависимости от энергетических потребностей в клетке. Рассматриваются основные принципы координации центральных путей метаболизма: гликолиза, глюконеогенеза, цикла трикарбоновых кислот и др. Уделено внимание регуляции метаболизма гема и обмена железа. Освещена роль гормонов в регуляции активности ферментов. Приводятся сведения о развитии патологических изменений в организме при нарушениях ункционирования ферментов, обеспечивающих протекание определенных метаболических процессов

В статье рассмотрены особенности структуры небольших по площади участков лесных сообществ, существующих в условиях изоляции от основных массивов средней тайги на юге Архангельской области. Подобные острова лесов широко распространены в агроландшафтах центра Русской равнины и некоторых издавна освоенных районах Русского Севера. В результате исследований нескольких участков изолированных лесных массивов в Устьянском районе Архангельской области установлены их место в схеме эколого-флористической классификации, эколого-ценотическая структура видового состава сообществ, показатели видовой насыщенности и индекс Шеннона. На основе кластерного анализа показаны различия в фиторазнообразии долинных и водораздельных островов леса, связь с экотопическими условиями. Проведено сопоставление некоторых показателей фиторазнообразия сообществ островных лесов и сплошных лесных массивов, показано превышение доли участия луговых видов в островных лесах более чем в 2 раза по сравнению с лесными. В то же время высокая доля участия лесных эколого-ценотических групп видов свидетельствует о сохранении связи с зональными сообществами, а большое число неморальных видов может быть объяснено как наличием неморальнотравных ельников в составе растительного покрова территории, так и наиболее благоприятными экотопическими условиями, формирующимися в изученных лесных островах. Дальнейшее изучение и мониторинг их растительности представляют интерес с природоохранной точки зрения, поскольку здесь произрастают виды, находящиеся на границе ареала, а сами сообщества характеризуются высокими показателями биоразнообразия.

В методическом пособии представлено описание особенностей экологического образования младших школьников, общей целью которого является формирование экологической культуры. Для диагностики результатов процесса экологического образования младших школьников предлагается комплекс соответствующих методик в соответствии с критериями (когнитивный, эмоциально-ценностный и практически-действенный). Авторами предложена система учебных заданий, включающая ситуационные задания и упражнения, а также дано описание приемов нравственной активизации личности младшего школьника в процессе экологического образования.

В данном учебном пособии приводятся основные методики работы с ферментами, дается характеристика ферментов как биологических катализаторов, а так же их кофакторов. Основное внимание уделяется механизмам действия ферментов, кинетике протекания ферментативных реакций, влиянию ингибиторов и активаторов на скорость ферментативных реакций. Кроме этого, представлен материал относительно биосинтеза ферментов и их деградации, дается характеристика мультиферментным комплексам, рибозимам и каталитическим антителам (абзимам).

Научный интерес представляет выявление структурных и функциональных особенностей прибрежных экотонных систем, обусловленных адаптивными свойствами компонентов биоты к различным условиям водного режима // Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов : материалы VII заочной Международной научно-практической конференции. - Элиста, 2010. - С. 50-54

Учебное пособие содержит тестовые задания для подготовки к итоговой аттестации по физиологии человека и животных по следующим дидактическим единицам: Пищеварение, Дыхание, Обмен веществ и энергии, Теплопродукция и теплорегуляция, Иммунология, Выделение, Высшая нервная деятельность, Центральная нервная система, Физиология возбудимых тканей, Адаптация; по физиологии растений по следующим дидактическим единицам: Физиология растительной клетки, Водный режим, Фотосинтез, Дыхание, Минеральное питание, Рост и развитие растений, Устойчивость растений к неблагоприятным условиям. - Элиста : Издательство Калмыцкого университета, 2013. - 50 с.

Предлагаемая книга обобщает результаты фундаментальных исследований и — в частности — исследований ее авторов по проблемам биофизики белков. Она охватывает разнообразные аспекты физики белковых молекул: от классификации и принципов устройства пространственных структур белков (мембранных, фибриллярных и, в особенности, лучше всего изученных водорастворимых глобулярных белков) — до принципов функционирования белков и устройства их активных центров; от элементарных взаимодействий в белках и их (белков) взаимодействия со средой — до конформационных переходов в белках, полипептидах и синтетических полимерах. Большое внимание уделено самоорганизации белков (как и in vivo, так и, в особенности, in vitro), интермедиатам (типа открытой О. Б. Птицыным и его сотрудниками «расплавленной глобулы») и ядрам сворачивания белков, а также белковой инженерии и дизайну и принципам кодирования структуры белка его аминокислотной последовательностью.

Филлотаксис, т. е. изучение паттернов, образуемых листьями и другими органами, поднимает один из глубочайших вопросов, связанных с морфогенезом растений. Сам вопрос формулируется таким образом: какие принципы биологической организации лежат в основе образования этих динамических геометрических систем? Неизменное присутствие в таких системах чисел Фибоначчи приводит в восхищение не одно поколение математиков и ботаников. В настоящей книге, впервые за все время, многие аспекты филлотаксиса изложены как единое целое. Объединенная концепция филлотаксиса, принятая автором данной книги, основывается на экспериментальных, анатомических, психологических и палеонтологических наблюдениях и находках, а также на исследовании клеточного строения живых организмов. Книга может служить основой для формального анализа ботанических данных, при этом основной упор делается на то, что филлотаксисные парадигмы играют весьма важную роль в изучении других структур, например кристаллов и протеинов.

Физиологическое обеспечение тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменов призвано выявить системы организма, ограничивающие и лимитирующие работоспособность спортсмена, подобрать физиологические тесты, корректно оценивающие влияние тренировочных нагрузок на функциональные показатели, и на этой основе вносить своевременные изменения в тренировочный процесс. В настоящем руководстве предпринята попытка, исходя из современных литературных данных и собственных исследований, оценить роль различных физиологических факторов, влияющих на аэробную работоспособность высококвалифицированного лыжника и биатлониста, рассмотреть особенности тестирования некоторых функциональных показателей и их тренировки. На основании изучения динамики функциональных показателей высококвалифицированных спортсменов и данных современной литературы сформулированы предложения по стратегии подбора тренировочных нагрузок в макроцикле.

Издание содержит основные сведения по физике и биофизике.

Вопросы изучения основных изменений параметров флуоресценции фотосинтетического аппарата древесных пород (береза, тополь, можжевельник) под влиянием загрязнений в городе Москве.

Раковая клетка перерабатывает фруктозу не так, как глюкозу.

Изменяя форму стволовой клетки, можно заставить ее превратиться в клетку той или иной ткани.

Учебное пособие подготовлено на кафедре физиологии человека и животных биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета.

Методические указания содержат материалы для самостоятельной подготовки студентов, список литературы, контрольные вопросы и темы рефератов.

В тексте лекций раскрываются методологические принципы физиологии, ее основные понятия, дается общая характеристика процессов, происходящих на клеточном уровне, рассматриваются системы, регулирующие постоянство внутренней среды, приводятся физико-химические свойства крови, системы регуляции ее агрегатного состояния и особенности водно-солевого баланса.

В книге последовательно излагается концепция автора, включающая филосовско - методологические аспекты общей теории экологии, географической и биологической экологии.

Издание содержит основные вопросы по общему курсу физики и биофизики.

В монографии дана характеристика современной урбанофлоры Екатеринбурга, в которой выделены три эколого-генетические фракции: индигенные, апофитные и адвентивные виды; указаны охраняемые и исчезнувшие за последние сто лет виды.

Учебное пособие соответствует разделу специального курса «Безотходные технологии и каталитические методы очистки окружающей среды». В нем изложены физико-химические основы инженерной экологии в области охраны атмосферы. Предназначено для студентов V–VI курсов специальности «Химия окружающей среды». Подготовлено на кафедре физической и коллоидной химии.

Пособие представляет собой краткий вариант изложения современных концепций и представлений о процессах и механизмах функционирования систем организма. Предназначено для самостоятельного изучения и подготовки студентов специальностей 020201 Биология и 020801 Экология очной и заочной форм обучения (дисциплина «Физиология человека и животных», блок ОПД).

Определяется роль биологического уровня в интегрально-социальной природе человека. В формировании и функционировании феномена смысла жизни прослежена роль таких особенностей организма человека, как биологический возраст, биологический пол, биологическая смерть и биологические задатки способностей. Пособие

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физиологии и биохимии растений биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета.