22.Биосенсорика токсикантов

1.Создание высокочувствительных биосенсоров, позволяющих измерять и контролировать уровень содержания химических поллютантов в окружающей среде; наноконтейнеров и нанотехнологий: 1.1.Создание биосенсоров на основе термостабильной целлюлозодегидрогеназы и лакказы из грибов для определения фенолов в сточных водах. 1.2.Создание люминесцентных биосенсоров на основе многокомпонентного ферментативного реагента с использованием иммобилизованной люциферазы и НАДН-ФМН-оксидоредуктазы для определения фенолов, хинонов и тяжелых металлов в сточных водах. 1.3.Создание биодатчиков, способных к экологическому мониторингу окружающей среды, в частности внутриклеточных биосенсоров на основе генетически модифицированных объектов для определения диоксинов в водной среде. 2.Разработка систем адресной доставки лекарств в клетки и ткани организма с помощью наноконтейнеров: синтетических наночастиц, вирусных капсул и липосом. 3.Разработка и применение новейших нанотехнологий и биотехноло-гических способов для сохранения биоразнообразия ценных видов рыб и их устойчивого использования.

Биосенсоры - это аналитические устройства (детекторы), включающие биологический компонент (фермент, культуру клеток/ткани, антитела, микроорганизмы, растения, животные) и средства измерения реакции (отклика) этого элемента на измерение качественного состава среды – физический или физико-химический датчик (трансдуктор). Действие биосенсоров основано на специфичности клеток и молекул и используется для идентификации и измерения малых концентраций различных веществ. Так, биосенсоры могут быть использованы, например, для : измерения степени загрязнения окружающей среды или экспресс-анализа крови.

1.Самосборка наноструктур из ферментов и их применение для конструирования биосенсоров поллютантов в окружающей среде. На основе ферментов (целлюлозодегидрогеназа – ЦДГ и лаказа-ЛК) из грибов были созданы: биосенсоры для определения фенолов в сточных водах, «наноконструкция» из ЦДГ и ЛК, способных осуществлять в присутствии фермента – целлобиозы-ЦБ и О₂ циклический процесс превращения фенола в хинон. Этим способом может быть осуществлена ампликация сигнала на кислородном электроде Кларка (разновидность амперометрического биосенсора), что позволяет определять низкие концентрации экотоксинов (на уровне 1 мг/л^-1 - 1 мкг/ л^-1 ).

2.Cоздание/использование высокочувствительных биосенсоров на основе генетически модиф. био-объектов: бактериальный /со специфической чувствительностью к диоксинам(Д) на основе цитохрома Р-450/ биолюминесцентный биосенсор ( на основе E.coli) > рыба (Cyprinus carpio) для опре-деления Д по измен.окраски рыб в водной среде. Чувствительность метода по Д:10^-6-10^-8М/л. 3.Создание биосенсора, содерж-го в качестве рецепторного элемента фотосинтетические пигмент-белковые комплексы,чувствительные к присутствию ЗВ (гербициды, ионы ТМ) в ОС (10^-4 - 10^-6 М/л), на основе регистрации кинетики и квантового выхода реакции флуоресценции.

23.Человек и современный мир. Старение и смерть.

• Наше здоровье зависит от «здоровья биосферы», лишь небольшой частью которого мы являемся !

• В настоящее время во внешней среде зарегистрировано около 10 млн. токси-кантов и ежегодно их количество возрастает на 6000. В организм человека попадает более 100 тыс. загрязнителей (ксенобиотиков, поллютантов).

Каждый 5-ый житель планеты страдает аллергией и аутоиммунными заболеваниями. Более 80-% болезней обусловлены экологическим напряжением

• Самый серьезный результат загрязнения биосферы – будущие генетические последствия : уже сейчас известно более 2500 видов нарушения здоровья, локализованных на генном или хромосомном уровнях.

• 10 % новорожденных имеют отклонения от нормального развития.

• Около 30 % генофонда населения Европы из-за экологического напряжения не воспроизводится в следующем поколении.

• Появляются новые формы экологических болезней, а в ряде регионов – нарастание явлений депопулязации !

• В последние десятилетия появились различные формы своеобразных неспецифических болезней. Они проявляются в виде усталости, полнейшей жизненной апатии или «живой смерти». В научный оборот вводится понятие «экологическая утомляемость».

• Минобороны США полагает, что сейчас 9 развивающихся стран могут иметь ядерное оружие, 10 – биологическое, 30 – химическое, а баллистические ракеты имеют 25 государств. В США ведутся разработки так называемого нелетального оружия, к которому относят воздействия, выводящие из строя машины; химические агенты, разрушающие матчасть; слепящие лазеры; генераторы микроволн высокой мощности; генераторы инфразвука, вызывающих тошноту и дезориентирующих личный состав.

Старение и смерть клетки(апоптоз)

Современные теории старения позволяют найти объяснение некоторым фактам, хорошо известным геронтологам, но остававшимся непонятыми. Например, почему животные, которых кормили малокалорийной, но сбалансированной пищей, живут дольше, чем те, которые питались вдоволь. Ответ следующий: потому что ограниченное питание уменьшает интенсивность обмена и, соответственно, замедляет накопление повреждений в клетках.

• Стала ясна и зависимость скорости старения от температуры окружающей среды у животных, не способных регулировать температуру тела. Высокая температура поддерживает у них высокий уровень обмена веществ.

Большая продолжительность жизни женщин по сравнению с мужчинами (в среднем на 10 лет) оказалась связана, в частности, с более низкой интенсивностью обмена веществ у прекрасной половины человечества

• Феномен долгожительства в горных районах тоже хорошо объясняется меньшей интенсивностью обмена веществ у людей, живущих в разреженном воздухе: содержание кислорода там меньше, чем на равнине.

• Оказалось, что разный срок отпущен и клеткам внутри одного человеческого организма: чем больше в клетках фермента - супероксиддисмутазы, тем меньше степень повреждения клетки активными формами кислорода, тем дольше живут клетки. Поэтому некоторые клетки крови, например, живут несколько часов, другие несколько лет.

• Все это позволило выработать стратегию поиска средств против старения. Например, удалось увеличить в полтора раза жизнь лабораторных животных, вводя в их рацион сильные антиоксиданты. Особенно эффективно должны действовать антиоксиданты типа супероксиддисмутазы, являющиеся ферментами. Введение в организм животных супероксиддисмутазы защищало их от токсического действия кислорода и увеличивало продолжительность их жизни

• Это дает надежду, что антиоксиданты могут быть использованы и в борьбе против старения человека. Возможно, через некоторое время пожилые люди будут принимать их так же, как витамины, чтобы улучшить свое самочувствие и замедлить процессы старения.