ИСТИНА

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Получены аналитические выражения для количественного описания связывания заряженных компонентов (молекул, ионов, коллоидных частиц) в локальных областях гетерогенной системы и их перераспределения в системе с учетом изменений электростатических характеристик локальных областей. Получены формулы, связывающие адсорбционные характеристики локальной области с соответствующими локальными изменениями величины электростатического потенциала и изменениями концентраций ионных компонентов в объемной фазе. Разработан метод определения величины буферной емкости наружной поверхности тилакоидной мембраны хлоропластов с использованием модификаторов поверхностного потенциала наружной поверхности мембраны. Этим методом впервые определена величина буферной емкости наружной поверхности тилакоидной мембраны хлоропластов, выделенных в присутствии 2 мМ MgCl2 в среде инкубации, равная 80+-5 моль/моль Р700*рН при рН=8,0 и составляющая половину полной буферной емкости мембран хлоропластов. Установлено, что при освещении суспензии хлоропластов буферная емкость тилакоидных мембран увеличивается в 1,8 раза, при этом буферная емкость наружной поверхности увеличивается в 1,2 раза, а буферная емкость внутритилакоидного пространства увеличивается в 2,7 раза. 2. Проведено экспериментальное исследование и количественное описание фотоиндуцированного протонного транспорта в тилакоидных мембранах с учетом фотоиндуцированных изменений поверхностного потенциала и буферных свойств наружной поверхности тилакоидной мембраны. Установлено количество протонов, поглощаемых на свету тилакоидами (50+-4 Н+/Р700, рН=8,0), и определена соответствующая величина максимального фотоиндуцированного изменения рН в объемной фазе суспензии тилакоидных мембран (0,4 ед. рН при рН=8). Полученные результаты свидетельствуют о гетерогенности протон-акцепторных групп тилакоидных мембран. Значительная часть буферной емкости тилакоидов (~50%) обусловлена протон-акцепторными группами, которые не вносят вклад в буферную емкость наружной поверхности мембраны, и при этом не находятся в непосредственном равновесии с протонами, попадающими при освещении хлоропластов в водную фазу внутритилакоидного пространства. 3. Исследовано формирование комплексов полиэлектролитов с тилакоидными мембранами хлоропластов и липосом. С помощью метода спиновых зондов установлено, что поликатионы в большей степени влияют на структурную организацию липидных молекул вблизи поверхности липидного бислоя мембран липосом. При этом не наблюдается существенного влияния поликатиона на фотоиндуцированный электронный транспорт в тилакоидных мембранах хлоропластов и на структурные характеристики этих мембран вплоть до концентраций полиэлектролита 0,1 мг/мл. Методом последовательной послойной адсорбции противоположно заряженных компонентов впервые получены иммобилизованные комплексы тилакоид/полиэлектролит на поверхности твердотельной подложки. Полученные результаты свидетельствуют о физиологически мягком влиянии полиэлектролитов на тилакоидные мембраны хлоропластов, что открывает возможности для создания функциональных гибридных систем, включающих биологические фотосинтезирующие органеллы и синтетические полимерные молекулы. 4. С использованием ленгмюровских монослоев и пленок Ленгмюра-Блоджетт сформирован ряд планарных биомиметических наносистем. Исследованы амфифильные свойства ряда лекарственных и биологически-активных соединений (ингибиторы анионного транспорта в эритроцитах фуросемид и DIDS, каналоформер аламетицин, нейропептиды гуанфацин и клонидин) и установлено, что присутствие этих соединений в водной фазе в концентрациях выше 10-4 М вызывает характерные изменения формы изотерм сжатия Ленгмюровского монослоя стеариновой кислоты, зависящие от рН и ионного состава водной фазы. Обнаруженный эффект может быть связан с механизмами их неспецифического действия на биологические системы. Получены монослойные пленки Ленгмюра-Блоджетт, содержащие планарные ансамбли молекул цитохрома с, в которых методом СТМ с субмолекулярным пространственным разрешением установлены особенности структуры и электронного туннельного транспорта. 5. Получены и охарактеризованы ленгмюровские монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт амфифильного поликатиона - производного поли-4-винилпиридина с содержанием цетилпиридиниевых групп от 16% до 40%. Установлено, что структура пленок существенно зависит от состояния ленгмюровкого монослоя амфифильного поликатиона и от времени его инкубации на поверхности водной фазы. Получены пленки, имеющие макроскопически упорядоченную структуру полимерных монослоев, характерную для линейно-ориентированных и планарно-организованных макромолекулярных систем. Изучено формирование комплексов ДНК с ленгмюровскими монослоями, образованными молекулами катионного ПАВа (октадециламин) и амфифильного водонерастворимого поликатиона (производное поливинилпиридина) на поверхности водного раствора нативной ДНК. Установлено, что структура планарных комплексов ДНК и амфифильного поликатиона зависит от времени инкубации и степени сжатия Ленгмюровского монослоя амфифильного поликатиона на поверхности раствора ДНК. Наряду с индивидуальными молекулами ДНК в структурах комплексов обнаружены характерные тороидальные структуры, а также протяженные планарные сетевидные наноструктуры. 6. Установлены закономерности влияния величины рН водной фазы, присутствия в ней катионов ряда двухвалентных и трехвалентных металлов (Cu2+, Ni2+, Cd2+, Fe3+, Ho3+, Gd3+), и одновалентного электролита (NaСl) на термодинамические характеристики ленгмюровских монослоев жирных кислот на поверхности водной фазы и на структурные характеристики и свойства соответствующих моно- и мультислойных пленок Ленгмюра-Блоджетт. Установлено, что структурные характеристики и свойства моно- и мультислойных пленок Ленгмюра-Блоджетт стеаратов редкоземельных металлов зависят от величины рН водной фазы, типа соли катиона редкоземельного металла, концентрации одновалентного электролита (NaСl) и коррелируют с особенностями изотерм сжатия соответствующих ленгмюровских монослоев. Существенную роль в процессах формирования структуры мультислойных пленок Ленгмюра-Блоджетт стеарата гадолиния играют процессы замещения лигандов в комплексах катионов гадолиния, которые образуются при адсорбции ионов гадолиния на поверхности монослоя. Путем оптимизации ионного состава водной фазы, содержащей соединения гадолиния, получены мультислойные пленки Ленгмюра-Блоджетт стеарата гадолиния с высокой степенью структурного совершенства и макроскопически планарной поверхностью с неровностями, не превышающими 1 нм на расстояниях ~ 1 мкм, обладающие свойствами двумерных магнетиков. 7. Получены и структурно охарактеризованы новые организованные наносистемы на основе полиэлектролитных комплексов, включающие в качестве структурных компонентов катионы редкоземельных металлов и/или поверхностно-активные соединения. С использованием методики Ленгмюра-Блоджетт получены новые тонкопленочные планарные наносистемы на поверхности твердотельных подложек, образованные полианионом (полистиролсульфонат), катионом редкоземельного металла (Gd3+) и анионным амфифильным веществом (стеариновой кислотой). Установлено, что структура таких пленок характеризуются присутствием фазы со слоевой структурой (период структуры 5 нм) и дополнительными включениями толщиной ~1 нм. Получены и исследованы комплексы полианиона (полистиролсульфонат) и катионов редкоземельных металлов (Gd3+, Er3+, Nd3+, Tb3+), синтезированные с использованием метода чередующейся послойной адсорбции компонентов водной фазы. Показано, что такие слаборастворимые комплексы могут быть использованы для формирования коллоидных полимерных микрокапсул, содержащих во внутреннем пространстве капсулы молекулы полиэлектролита.