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.

Журнал «Физиология растений» (Russian Journal of Plant Physiology) – самый популярный журнал по физиологии растений, издаваемый на территории бывшего Советского Союза. Журнал охватывает все разделы современной физиологии растений, а также близкие аспекты биофизики, биохимии, цитологии, анатомии, генетики, молекулярной биологии, генетической инженерии растений и др. Журнал публикует экспериментальные статьи, обзоры и описания новых методов исследования. Некоторые номера журнала представляют собой специальные выпуски, освещающие актуальные проблемы физиологии растений и содержащие новую информацию о быстро развивающихся ее областях. Редколлегия журнала принимает к публикации рукописи на русском или английском языках. Журнал представляет интерес для университетов, научно-исследовательских институтов, библиотек, научных работников и аспирантов как надежный периодический источник информации.

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.