|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Биофизические механизмы трансформации энергии в фотосинтетических биомембранах и разработка оптических методов диагностики состояния клетки для использования в биотехнологии и экологическом мониторингеНИР
- Руководитель НИР: Рубин А.Б.
- Участники НИР: Антал Т.К., Бабакова Т.С., Беляева Н.Е., Волгушева А.А., Воронова Е.Н., Горячев С.Н., Додонова С.О., Каратеева А.В., Коваленко И.Б., Конюхов И.В., Крупенина Н.А., Кукарских Г.П., Лукашев Е.П., Максимов Г.В., Максимов Е.Г., Маслаков А.С., Маторин Д.Н., Нокс П.П., Паршина Е.Ю., Пащенко В.З., Сейфуллина Н.Х., Толмачева А.В., Черкашин А.А., Яковлева О.В.
- Подразделение: Кафедра биофизики
- Срок исполнения: 5 декабря 2009 г. - 25 июня 2011 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): П2219
- Номер ЦИТИС: 01200965216
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.17.03 Теоретическая и математическая биофизика
- 34.17.05 Методы и аппаратура в биофизике
- 34.17.09 Фотофизические и фотохимические процессы в биологии
- 34.17.27 Искусственные и биологические мембраны
-
Ключевые слова:
трансформация энергии, микроводоросли, кинетика переноса электрона, диагностика состояния клеток, хлорофилл, биомембраны, фотосинтез
-
Основные результаты:
– Разработана методика измерений и аппаратурно-программное обеспечение для непрерывной биоиндикации состояния природных вод. – Разработана и создана новейшая модификация импульсного флуориметра. – Исследована роль возбудимых мембран в регуляции и пространственной организации фотосинтетической активности и электрохимических градиентов растительной клетки. – Исследованы фотохимические и фотоэлектрохимические свойств нанопористых пленок неорганических полупроводников, содержащих бактериальные реакционные центры (РЦ). - Исследован фотоиндуцированный перенос электронов от РЦ к наночастице полупроводника. – Получены гибридные структуры из мультислойных ориентированных пленок пурпурных мембран с бактериородописином (Бр) и полупроводниковых квантовых точек. Будут исследованы механизмы переноса энергии внутри таких комплексов и регуляция фотоцикла Бр квантовыми точками с различными оптическими свойствами. – Исследованы свойства комплексов из фоточувствительных природных белков и углеродных нанотрубок. – Изучены возможности использования нанокомплексов фоточувствительных белков реакционных центров и бактериородопсина в качестве информативных тест-систем при изучении действия биологически активных веществ, трансформирующих структурно-динамическое состояние функциональных мембранных белков, в том числе через модификацию системы водородных связей белка. - Осуществлен первичный отбор этих соединений в качестве агентов стабилизирующих функциональное состояние активных мембранных белков для их эффективного использования в биотехнологических целях. – Исследованы спектроскопические и флуоресцентные свойств гибридных систем на основе нанокристаллов и пигмент-белковых комплексов как перспективных структур для изучения фотобиологических процессов в биологических мембранах и оптических методов контроля состояния живых клеток. – Построениа теория механизмов релаксационных процессов в макромолекулярных системах с водородными связями.Осуществлено моделирование фотоконформационного перехода в мембранном фотосинтетическом реакционном центре бактерии Rb. Sphaeroides. Осуществлено Молекулярно-динамическое исследование проницаемости липидных бислойных мембран различного состава для малых молекул, таких как вода, кислород, аммиак, угарный газ, углекислота и органические кислоты с небольшой молекулярной массой.
- Добавил в систему: Рубин Андрей Борисович
Источник финансирования НИР
| ФЦП, «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 ноября 2009 г.-1 декабря 2009 г. | Биофизические механизмы трансформации энергии в фотосинтетических биомембранах и разработка оптических методов диагностики состояния клетки для использования в биотехнологии и экологическом мониторинге |
| Результаты этапа: При выполнении 1-ого этапа проекта в соответствии с целью проекта, календарным планом были решены все поставленные задачи: - составлен аналитический обзор; - определены направления исследований; - составлен план проведения экспериментальных и теоретических исследований; - проведены экспериментальные и теоретические исследования. В отчете представлены результаты исследований биофизических механизмов процессов в биологических мембранах высших растений и водорослей. Исследованы фотосинтетические процессы методами математического моделирования с целью выявления взаимосвязи процессов переноса электрона в световых стадиях фотосинтеза с физиологическим состоянием живой клетки; разрабатывается программное обеспечение анализа данных экологического мониторинга на основе наблюдаемых закономерностей. Рассмотрены методы определения и использования параметров флуоресценции хлорофилла как показателей состояния для мониторинга водных систем, высших растений в разных экосистемах. Изучено влияние некоторых токсикантов и наноматериалов на процессы трансформации энергии в фотосинтетических мембранах культур микроводорослей в природных популяциях фитопланктона с использованием параметров быстрой и замедленной флуоресценции. Осуществлен выбор наиболее чувствительных параметров быстрой и замедленной флуоресценции для биотестирования. Осуществляется разработка новейшей модификации имульсного флуориметра. | ||
| 2 | 2 декабря 2009 г.-25 сентября 2010 г. | Биофизические механизмы трансформации энергии в фотосинтетических биомембранах и разработка оптических методов диагностики состояния клетки для использования в биотехнологии и экологическом мониторинге |
| Результаты этапа: 1. Исследована роль возбудимых мембран в регуляции и пространственной организации фотосинтетической активности и электрохимических градиентов растительной клетки. Изученио влияние электрического возбуждения на ионную проводимость мембран в функционально различных участках клетки (в зонах выведения и поглощения протонов; в зонах с высокой и низкой активностью фотосинтеза). Изучено влияние потенциала действия на пространственное распределение фотосинтетической активности в одиночной растительной клетке. Исследована роль трансмембранных потоков природных и синтетических ионов в снижении фотосинтетической активности при электрическом возбуждении клеточных мембран. 2 Исследованы фотохимические и фотоэлектрохимические свойства нанопористых пленок неорганических полупроводников, содержащих бактериальные реакционные центры (РЦ). Исследован фотоиндуцированный перенос электронов от РЦ к наночастице полупроводника. Получены гибридные структуры из мультислойных ориентированных пленок пурпурных мембран с бактериородописином (Бр) и полупроводниковых квантовых точек. Изучены механизмы переноса энергии внутри таких комплексов и регуляции фотоцикла Бр квантовыми точками с различными оптическими свойствами. Изучены свойства комплексов из фоточувствительных природных белков и углеродных нанотрубок. Исследованы возможности использования нанокомплексов фоточувствительных белков реакционных центров и бактериородопсина в качестве информативных тест-систем при изучении действия биологически активных веществ, трансформирующих структурно-динамическое состояние функциональных мембранных белков, в том числе через модификацию системы водородных связей белка. Проведен первичный отбор этих соединений в качестве агентов стабилизирующих функциональное состояние активных мембранных белков для их эффективного использования в биотехнологических целях. 3. Исследованы спектроскопические и флуоресцентные свойства гибридных систем на основе нанокристаллов и пигмент-белковых комплексов как перспективных структур для изучения фотобиологических процессов в биологических мембранах и оптических методов контроля состояния живых клеток. 4. Построена теория механизмов релаксационных процессов в макромолекулярных системах с водородными связями. Проведено моделирование фотоконформационного перехода в мембранном фотосинтетическом реакционном центре бактерии Rb. Sphaeroides. Осуществлено молекулярно-динамическое исследование проницаемости липидных бислойных мембран различного состава для малых молекул, таких как вода, кислород, аммиак, угарный газ, углекислота и органические кислоты с небольшой молекулярной массой. Исследованы фотосинтетические процессы методами математического моделирования с целью выявления взаимосвязи процессов переноса электрона в световых стадиях фотосинтеза с физиологическим состоянием живой клетки; разработано программное обеспечение для анализа данных экологического мониторинга на основе выявленных закономерностей. 5. Усовершенствован импульсный флуориметр для диагностики состояния клеток водорослей и фитопланктона природных вод. Разработан спектрофотометрический метод определения таксономического состава водорослей природных вод. В отчете представлены результаты исследований биофизических механизмов процессов в биологических мембранах высших растений и водорослей. Исследованы фотосинтетические процессы методами математического моделирования с целью выявления взаимосвязи процессов переноса электрона в световых стадиях фотосинтеза с физиологическим состоянием живой клетки; разрабатывается программное обеспечение для анализа данных экологического мониторинга на основе наблюдаемых закономерностей. Рассмотрены методы определения и использования параметров флуоресценции хлорофилла как показателей состояния для мониторинга водных систем, высших растений в разных экосистемах. Изучено влияние некоторых токсикантов и наноматериалов на процессы трансформации энергии в фотосинтетических мембранах культур микроводорослей в природных популяциях фитопланктона с использованием параметров быстрой и замедленной флуоресценции. Осуществлен выбор наиболее чувствительных параметров быстрой и замедленной флуоресценции для биотестирования. | ||
| 3 | 26 сентября 2010 г.-25 июня 2011 г. | Биофизические механизмы трансформации энергии в фотосинтетических биомембранах и разработка оптических методов диагностики состояния клетки для использования в биотехнологии и экологическом мониторинге |
| Результаты этапа: – Разработана методика измерений и аппаратурно-программное обеспечение для непрерывной биоиндикации состояния природных вод. – Разработана и создана новейшая модификация импульсного флуориметра. – Исследована роль возбудимых мембран в регуляции и пространственной организации фотосинтетической активности и электрохимических градиентов растительной клетки. – Исследованы фотохимические и фотоэлектрохимические свойств нанопористых пленок неорганических полупроводников, содержащих бактериальные реакционные центры (РЦ). - Исследован фотоиндуцированный перенос электронов от РЦ к наночастице полупроводника. – Получены гибридные структуры из мультислойных ориентированных пленок пурпурных мембран с бактериородописином (Бр) и полупроводниковых квантовых точек. Будут исследованы механизмы переноса энергии внутри таких комплексов и регуляция фотоцикла Бр квантовыми точками с различными оптическими свойствами. – Исследованы свойства комплексов из фоточувствительных природных белков и углеродных нанотрубок. – Изучены возможности использования нанокомплексов фоточувствительных белков реакционных центров и бактериородопсина в качестве информативных тест-систем при изучении действия биологически активных веществ, трансформирующих структурно-динамическое состояние функциональных мембранных белков, в том числе через модификацию системы водородных связей белка. - Осуществлен первичный отбор этих соединений в качестве агентов стабилизирующих функциональное состояние активных мембранных белков для их эффективного использования в биотехнологических целях. – Исследованы спектроскопические и флуоресцентные свойств гибридных систем на основе нанокристаллов и пигмент-белковых комплексов как перспективных структур для изучения фотобиологических процессов в биологических мембранах и оптических методов контроля состояния живых клеток. – Построениа теория механизмов релаксационных процессов в макромолекулярных системах с водородными связями.Осуществлено моделирование фотоконформационного перехода в мембранном фотосинтетическом реакционном центре бактерии Rb. Sphaeroides. Осуществлено Молекулярно-динамическое исследование проницаемости липидных бислойных мембран различного состава для малых молекул, таких как вода, кислород, аммиак, угарный газ, углекислота и органические кислоты с небольшой молекулярной массой. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".