Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Скачать 1.18 Mb.

Название	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»
страница	1/17
Дата публикации	20.01.2015
Размер	1.18 Mb.
Тип	Отчет

100-bal.ru > Физика > Отчет

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 17

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»
УДК 577.151.03, 577.151.45

№ госконтракта 02.740.11.0766

№ госрегистрации И100921055352

Инв.№ 12

УТВЕРЖДАЮ

Ректор СФУ

академик РАН

Е.А. Ваганов

______________________

(подпись)

“____” ноября 2010 г.

М.П.

ОТЧЕТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы

по теме:

БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССОВ В КЛЕТКАХ И ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ; СОЗДАНИЕ НА ИХ ОСНОВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

(промежуточный, этап № 2)
Наименование этапа: «Изучение молекулярно-клеточного механизма биолюминесценции грибов»

Руководитель НИР, академик, д-р медиц. наук, проф.

_________________

подпись, дата

И.И.Гительзон

Красноярск 2010

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Руководитель темы, д-р медиц. наук, профессор-консультант ИФБиБТ СФУ, научный руководитель НОЦ «Енисей», академик РАН	_________________ подпись, дата	И.И. Гительзон (введение, разделы 1-5, заключение)
Д.б.н., профессор, зав. кафедрой биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	В.А .Кратасюк (раздел 5)
Д. ф.-м.н., профессор кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	П.И. Белобров (раздел 5)
Д.б.н., профессор ИЦМиМ СФУ	_________________ подпись, дата	Н.С. Кудряшева (раздел 5)
Д.ф.-м.н., профессор кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	С.И .Барцев (раздел 5)
К.б.н., доцент кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Е.Н. Есимбекова (раздел 5)
К.б.н., с.н.с кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	И.В. Свидерская (раздел 5)
К.б.н., доцент кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	В.В. Межевикин (раздел 5)
К.б.н., доцент кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	И.Е. Суковатая (раздел 5)
К.ф.-м.н., директор ИФБиБТ СФУ, директор НОЦ «Енисей»	_________________ подпись, дата	В.А. Сапожников (раздел 5)
К.ф.-м..н., доцент кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Е.В. Немцева (раздел 5)
Инженер СФУ	_________________ подпись, дата	М.В. Даценко (раздел 5)
Инженер СФУ	_________________ подпись, дата	С.М. Гусев (раздел 5)
К.т.н., в.н.с. НИЧ СФУ	_________________ подпись, дата	А.Г. Суковатый (раздел 5)
Инженер СФУ	_________________ подпись, дата	О.С. Максимова (оформление документов по проекту)
Электроник сектора административных территориальных сегментов МКИВС СФУ	_________________ подпись, дата	А.В. Суханов (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	В.О. Шеходанов (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	Н.В. Шманько (раздел 5)
Старший преподаватель ИМ СФУ	_________________ подпись, дата	Р.Г. Углев (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	В.В. Зыков (раздел 5)
Начальник отдела интеллектуальной собственности СФУ	_________________ подпись, дата	Л.И. Черепанова (раздел 1-3)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	А.С. Тарасова (раздел 5)
Начальник отдела ОРГиП ЦГП НИЧ СФУ	_________________ подпись, дата	С.А. Кузнецов (оформление документов по проекту)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	М.А. Александрова (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	О.А. Вшивкова (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.М. Кондик (раздел 5)
Магистр ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.В. Орлова (раздел 5)
Магистр ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.В. Архипова (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	Д.В. Гульнов (раздел 5)
Аспирант СФУ	_________________ подпись, дата	И.А. Денисов (раздел 5)
Студентка ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.Е. Безруких (раздел 5)
Студентка ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Г.А. Кудряшева (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	К.А. Лукьяненко (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.Г. Туманян (раздел 5)
Магистр ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Н.С. Бука (раздел 5)
Студентка ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Н.А. Зайцева (раздел 5)
Магистр ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Е.В. Васюнькина (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	О.С. Сутормин (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	А.С. Якимов (раздел 5)
Студентка ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Т.И. Авсиевич (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	В.А. Черняев (раздел 5)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Е.С. Мамаева (раздел 1-3)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Е.С. Балакина (раздел 1-3)
Студент ИФБиБТ СФУ	_________________ подпись, дата	Д.А. Митрюшкина (раздел 1-3)
Аспирант ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Н.О. Ронжин (раздел 1-3)
К.х.н., н.с. ИФБ СО РАН	_________________ подпись, дата	Н.В. Белогурова (раздел 5)
Инженер СФУ	_________________ подпись, дата	Р.Р. Алиева (раздел 5)
Координатор НОЦ «Енисей»	_________________ подпись, дата	А.Ю. Денисова (раздел 5)
Референт ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Г.Е. Касаева (раздел 1-3)
Д.б.н., в.н.с., зав. лабораторией ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	В.С. Бондарь (реферат, раздел 1-3, заключение)
К.б.н., н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	К.В. Пуртов (раздел 1-3)
К.б.н., н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Г.А. Выдрякова (введение, разделы 1-3)
К.б.н., с.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	С.Е. Медведева (реферат, введение, разделы 1-4, заключение)
К.б.н., в.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Э.К. Родичева (раздел 2)
Лаборант ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Д.А. Котов (раздел 2)
Инженер-технолог ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	А.И. Петров (раздел 3)
К.б.н., с.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Н.С. Мануковский (разделы 2-3)
К.б.н., с.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	В.С. Ковалев (раздел 2-3)
Лаборант ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Н.Н. Озимок (раздел 3)
С.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	А.П. Пузырь (раздел 2-3)
К.б.н., с.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	О.А. Могильная (раздел 2-3)
К.б.н., зав. лабораторией ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Г.С. Калачева (раздел 3)
К.б.н., с.н.с. ИБФ СО РАН	_________________ подпись, дата	Н.А. Тюлькова (разделы 1)
К.т.н., доцент ИКиИТ СФУ	_________________ подпись, дата	В.А. Комаров (раздел 5)
Аспирант центра технологий электронного обучения СФУ	_________________ подпись, дата	А.А.Трухин (раздел 5)
Электроник центра обслуживания систем обработки данных СФУ	_________________ подпись, дата	Д.Ю.Худоногов (раздел 5)
Нормоконтролер	_________________ подпись, дата	О.С. Максимова (весь отчет и документы)

УДК 001.891[047]:006.354 МКС 01.140.20 Т62 ОКСТУ 0007

Ключевые слова: научно-технический документ, отчет, научно-исследовательская работа, заключительный отчет, промежуточный отчет

РЕФЕРАТ

Отчет _7_ с., ?.ч, 41_ рис., _13_ табл., _61_ источник
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, ЛЮЦИФЕРАЗА, СВЕТЯЩИЕСЯ БАКТЕРИИ, СВЕТЯЩИЕСЯ ГРИБЫ, МИКРООКРУЖЕНИЕ, ИММОБИЛИЗАЦИЯ, ВЯЗКОСТЬ СРЕДЫ, СТАБИЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, ВКЛЮЧЕНИЕ В ГЕЛЬ, ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Проект направлен на понимание механизма биолюминесценции светящихся грибов и использования этого природного явления для создания аналитических систем предельно высокой чувствительности для применения в биологических исследованиях, медицине и биотехнологии.

В отчете по второму этапу представлены результаты исследования биолюминесценции грибов, механизм которого остается не расшифрованным, и результаты разработки путей использования этого явления для аналитических целей.

Цель проекта: Разработка и исследование физико-химических экспериментальных моделей для изучения функционирования цепей сопряжения ферментов и механизмов стабилизации ферментов внутри клетки и в растворе на примере люминесцентной системы светящихся бактерий и грибов.

Цель второго этапа проекта: Изучение молекулярно-клеточного механизма биолюминесценции грибов

План НИР второго этапа работы (2010 г.) над проектом включал следующие основные задачи:

1. Разработка оптимальной среды для поддержания длительного стабильного излучения грибных систем.

2. Исследование условия выделения компонентов грибной биолюминесцентной системы из мицелия и плодовых тел.

3. Изучение клеточной организации биолюминесцентной системы грибов.

4 Изучение биофизических параметров грибной биолюминесценции.

За отчетный период получены следующие основные результаты:

Молекулярно-биологическими методами установлено, что культура вьетнамского гриба является представителем вида Neonothopanus nambi, ранее описанный вьетнамским исследователем Дао Тхи Ван (2002) как Omphalotus af. illudent.
Исследованы параметры роста культуры N. nambi на средах разного состава. Подобраны питательные среды на основе стандартных реагентов и сибирских растений (осина, сосна, береза), выбраны оптимальные условия культивирования гриба, определены основные параметры роста. Поиск заменителей вьетнамского субстрата (опилки гевеи и неочищенные зерна риса) для культивирования гриба на более доступных субстратах показал, что мицелий гриба N. nambi успешно развивается на субстрате, основу которого составляют опилки березы или осины. При этом морфология роста гриба на опилках осины аналогична росту на опилках гевеи. Опилки сосны менее пригодны для выращивания N. nambi ввиду очень слабого роста на них мицелия. Эксперименты также показали, что зерно пшеницы успешно заменяет зерно риса в процессе искусственного выращивания гриба N. nambi. Среди нескольких относительно дешевых и легко доступных сред предпочтение отдано картофельной среде, на которой хорошо развивается мицелий с высоким уровнем свечения. Свечение мицелия наблюдается после прекращения его роста. Предположительно фактором, лимитирующим рост, является азот. Интенсивное свечение сопровождалось локальным потемнением мицелия и выделением в глубину агара темно-зеленого экссудата, который со временем становился темно-коричневым. При механическом повреждении мицелия (надрезе колонии) интенсивность свечения и выделение экссудата в зоне надреза резко нарастали в течение 1-2 часов и длилось 3-5 суток. Мицелий в зоне свечения постепенно покрывается темно-коричневым налетом, таким же, каким над зоной свечения покрывается стекло. Это может свидетельствовать о сопряженности выделения окрашенных летучих компонентов и реакции свечения. Кроме того, по нашим наблюдениям процесс свечения сопровождает процесс накопления окрашенных веществ в среде, что подтверждается отдельными данными о сопряжении процессов лигнинолиза и биолюминесценции.
Методом масс-спектрометрии исследован липидный и жирнокислотный состав экстрактов, полученных из сухой биомассы плодовых тел гриба N. nambi. При этом в исследованных экстрактах гриба не обнаружен иллудин - компонент высших грибов, обладающий цитостатическим действием. Выявлено низкое содержание липидов (5,3% сухого вещества) в биомассе исследуемой культуры N. nambi. Содержание неомыляемой фракции не превышало 6,0 % от общего количества липидов. Омыляемые компоненты, в состав которых входят жирные кислоты ациллипидов, составили 30,2% от суммы липидов. Жирнокислотный состав экстрактов, полученных из сухой биомассы плодовых тел гриба N. nambi, исследован методом масс-спектрометрии. Жирнокислотный состав исследуемого гриба оказался весьма необычным. Обнаружены жирные кислоты с количеством атомов углерода от 8 до 26. Особенностью жирнокислотного состава N. nambi оказалось также большое количество изомеров линолевой кислоты (С18:2): в зрелых плодовых телах – 7-8 изомеров, в мицелии и молодых плодовых телах – 3-4. При этом количество некоторых изомеров достигало 45% от общего количества жирных кислот. Данные о положении двойных связей в изомерах были подтверждены масс-спектрометрией ДМОК (диметилоксазолиновых) производных соответствующих жирных кислот, поскольку введение в цепь жирной кислоты оксазолинового кольца позволяет точно определить положение двойной связи в молекуле.

Получены первичные данные о структурно-функциональной организации и физико-химических свойствах люминесцентной системы светящегося гриба N. nambi. Показано, что образцы мицелия, выращенные на твердых и жидких питательных средах, обладают способностью длительной светопродукции – выход люминесцентного сигнала на максимум достигается в течение от 40 мин до 5 часов от момента помещения образца в измерительную кювету. При этом установлено, что биолюминесценция мицелия может иметь бифазный или монофазный характер, в зависимости от состава питательной среды. Показано, что люминесцентная система N. nambi является кислородзависимой и, вероятно, локализована в клеточной мембране гриба, так как в гомогенатах, полученных после разрушения мицелия, люминесцентная активность не обнаруживается. Ионы двухвалентных металлов оказывают действие на люминесцентную систему гриба, ионы марганца активируют светоизлучение, a ионы Ni, Co, Mg ингибируют ее, не влияют на излучение ионы Ca. Показано, что супероксид анион радикал не принимает участия в реакции светоизлучения N nambi, что отличает эту люминесцентную систему от люминесцентных систем светящихся грибов P. stipticus, A. mellea, M. citricolor, P. japonicus, O. olearius, M. lux-coeli.
Выявлен низкомолекулярный термостабильный компонент, значительно (на 2 порядка) повышающий светопродукцию светящегося мицелия гриба.
Показана возможность длительного поддержания свечения мицелия (20 суток и более), что открывает возможность создания долго действующих («ждущих») сигнальных тестов на появление токсикантов в водных и воздушных средах.

Работа имеет высокую практическую значимость: понимание механизма биолюминесценции и длительное свечение мицелия грибов являются основой для создания нового класса биолюминесцентных сенсоров, работающих в режиме ожидания и выдающих тревожный сигнал при появлении токсикантов в воздушной или водной среде.

Проведены поисковые исследования для определения биохимических и биофизических параметров свечения гриба N. nambi, которые позволили установить ряд ранее неизвестных явлений и фактов: зарегистрирован спектр излучения N. nambi, обнаружен эффект стимуляции его свечения ионами Mn и Cu ингибирования ионами Ca и Mg. Показана возможность многократного усиления свечения N. nambi.Эти результаты существенны для продвижения к пониманию механизма свечения грибов, до настоящего времени не расшифрованного, и для создания тест-системы на основе биолюминесцентной системы гриба N. nambi

Научно-образовательный процесс.

Показана возможность использования биолюминесцентной системы N. nambi для визуализации биохимических и биофизических процессов, что дает ряд очевидных дидактических преимуществ при преподавании биохимии и биофизики в университетах.

Сотрудниками ИБФ разработан информационно-образовательный портал «Биолюминесценция и светящиеся организмы» (http://bl.ibp.ru), представляющий сведения обо всех аспектах биолюминесценции и ее использовании, о коллективах России и других стран, занимающихся изучением биолюминесценции различных организмов. Студенты, аспиранты СФУ и другие пользователи сети имеют свободный доступ к выставленным на портале ресурсам. Полученные в ходе проекта данные также будут представлены в соответствующем разделе портала.

Содержание (страницы надо выверить!!! Вставить пропущенные в содержание)
РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………………… …….…7

СОДЕРЖАНИЕ……………………………………………………………………………….11

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ………………….……… ……...13

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………..14

РАЗДЕЛ 1 ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ………….…………….17

1.1 Актуальность проблематики………………………………………………………………...17

1.2 Предлагаемые подходы………………………………………………………………………19

1.3 Практическая значимость……………………………………………………………………20
РАЗДЕЛ 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………..21

2.1 Источники культур светящихся грибов, использованных для работы по проекту………21

2.1.1 Отбор светящихся культур грибов из коллекций ……………………………………….21

2.1.2. Выделение светящихся культур грибов из природных источников…………………….21

2.2 Культивирование грибов……………………………………………………………………..21

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 17

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Санкт-петербургский государственный электротехнический университет «лэти» им. В. И. Ульянова (ленина)		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... «Разработка новых методов индивидуальной коррекции сводно-радикального статуса при бактериальных инфекциях»

Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Похожие: