CC BY
9
ОБЗОРЫ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ФЕНОМЕНА МИКРООРГАНИЗМ -АССОЦИИРОВАННОГО КРИСТАЛЛОГЕНЕЗА
12 3 1
А.К. Мартусевич , , О.Б. Жданова , М.Н. Иващенко
1 Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород
Приволжский исследовательский медицинский университет, Нижний Новгород ФИЦ ВНИИ экспериментальной ветеринарии им. К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко РАН, Москва
Abstract
This review systematizes ideas about the agents of the microcosm as centers of crystallization or/and initiators of crystallogenesis. The article includes information about crystallization in bacteria, viruses and phages. The current state of ideas about microorganism-dependent crystallization allows us to conclude that most of the available data on the problem under consideration relate to technical disciplines, while the biomedical significance of microbial initiation of crystallogenesis is practically not described. In addition, the available material needs to be systematized and generalized. Thus, there is no unified theory that interprets and explains the general laws of the ability of agents of the microcosm to influence crystal formation. In general, microbial initiation of crystallogenesis is a new poorly researched problem and requires careful study.
Key words: biocrystallomics, bacteria, viruses, microorganism-associated crystallogenesis
В данном обзоре систематизированы представления об агентах микромира как центрах кристаллизации и инициаторах кристаллогенеза. Статья включает сведения о кристаллизации у бактерий, вирусов и фагов. Современное состояние представлений о микроорганизм-зависимой кристаллизации позволяет сделать вывод о том, что большинство имеющихся данных по рассматриваемой проблеме относятся к техническим дисциплинам, тогда как медико-биологическая значимость микробной инициации кристаллогенеза практически не описана. Кроме того, имеющийся материал нуждается в систематизации и обобщении. Так, отсутствует единая теория, трактующая и объясняющая общие закономерности способности агентов микромира к влиянию на кристаллообразование. В целом, микробная инициация кристаллогенеза является новой слабо исследованной проблемой и требует тщательного изучения.
Ключевые слова: биокристалломика, бактерии, вирусы, микроорганизм -ассоциированный кристаллогенез
Современная кристаллография изучает свойства кристаллического вещества и относящиеся к нему закономерности, которые зависят от строения его кристаллической решетки. Основной задачей кристаллографии является установление взаимосвязи между структурой кристаллов и их химическим составом, а также различными физическими, физико-химическими и геометрическими свойствами.
Следовательно, главными науками, на которых базируется современная кристаллография, являются физика, химия, физическая химия и математика. В свою очередь кристаллографией широко пользуются металлография, рентгенография, физика твердого тела, петрография, геохимия, радиотехника и др. Сохранила кристаллография свои прежние связи и с минералогией. Большой интерес к кристаллографии проявляют также физики и химики, поскольку существует определённая зависимость физических свойств кристаллов от их внутреннего строения, которое в свою очередь обуславливается химическим составом кристаллического вещества.
Значение кристаллографии, как науки о кристаллах, вытекает из чрезвычайной распространенности кристаллического состояния вещества. Так как с кристаллами приходится иметь дело практически во всех сферах человеческой деятельности, то развитие почти каждой отрасли народного хозяйства выдвигает целый ряд важных кристаллографических задач. Сюда относится, прежде всего, задача получения высококачественных кристаллических материалов, необходимых для удовлетворения потребностей новой и новейшей техники. Искусственные алмазы, кварц, рубин, многочисленные полупроводники, люминесцентные кристаллы и др. уже широко используются в обрабатывающей и оптической промышленности, в радиоэлектронике и компьютерах, в космических исследованиях и ультразвуковой технике. Однако бурное развитие науки и техники требует всё новых видов кристаллических материалов, в том числе металлов и сплавов, обладающих теми или иными нужными свойствами. Решение этой проблемы требует тщательного изучения процессов образования, роста и разрушения кристаллов, а также исследования кристаллических структур, в геометрии которых кроется одна из основных причин физических и химических особенностей кристаллов. Сказанное выше в достаточной мере характеризует роль современной кристаллографии в научно-техническом прогрессе и необходимость её изучения.
Кристаллизация в медико-биологических науках
Несмотря на значительные успехи кристаллографии как составляющей технических дисциплин, применение кристаллографических методов в изучении биологических объектов имеет сравнительно небольшую историю. Необходимо отметить, что в данном ракурсе рассматривались биологические жидкости в целом (Шабалин В.Н., Шатохина С.Н., 2001) и лишь в единичных случаях -отдельные их компоненты: метод субстратной конгрегации (по Г.Г. Коротько, 2000), в соответствии с которым производится анализ кристаллогенеза органических составляющих биосреды - белков, жиров и углеводов, и метод модельных композитов (по Л.В. Савиной с соавт., 2003), включающий
исследование кристаллообразования индивидуальных солей кислот органического и минерального ряда (щавелевой, уксусной и т. д.). Эти работы подчеркивают значимость установления характера кристаллизации не только сложных поликомпонентных систем биологического происхождения, но и их отдельных ингредиентов. Кроме того, важным представляется также учет влияний, оказываемых внешней средой на кристаллогенез субстратов (Матюшев Л.М. с соавт., 2000, 1996; Тарасевич Ю.Ю., 2001, 2004; Мартусевич А.К., 2003). Крайне значимой в плане расшифровки особенностей кристаллообразования биосубстратов является оценка «поведения» индивидуальных веществ в эксперименте. Так, Л.М. Беловой и Ю.П. Потехиной (2003) произведено изучение конформационных изменений молекулы альбумина при дегидратации. В диссертационной работе и публикациях М.Г. Залеского (2005, 2004) показаны особенности формирования краевой зоны фаций мочи альбумином и глобулинами в зависимости от их концентрации. Наконец, белковая кристаллография рассматривается А. Никулиным с соавт. (2002) в качестве идеального инструмента для исследования механизма работы ферментов. Следует добавить, что многие ферменты были открыты путем выделения в их кристаллической форме. Все вышеперечисленное дополнительно свидетельствует о необходимости продолжения исследований в данном направлении.
Фундаментальные вопросы микробной инициации кристаллогенеза
Еще И. Ньютон, наблюдая регулярные фигуры при кристаллизации соли из водного раствора, предположил, что в растворах до кристаллизации существует значительная упорядоченность молекул соли ("Оптика", ч. III, 1730г.). Исследования последних лет подтвердили этот факт для многих веществ и их состояний. Эти упорядоченные микровключения, химически или структурно соответствующие фазам, образующимся в матрице при фазовых переходах (ФП), часто и являются зародышами новых фаз (Тарасевич Ю.Ю.). Они обычно образуются при более высоких температурах и низких давлениях, предшествующих температурам и давлениям ФП (например, в расплавах).
Многочисленные эксперименты показывают, что ФП между различными структурами ускоряются внешней деформацией или напряжениями от деформации несовпадения структур (ДНС) на границах фаз (например, ДНС порождает пластически деформированный слой на границе пленка - подложка при эпитаксии, который изменяет структуру пленки или ее вязкость, способствует конформационным перестройкам молекул и т.д. на границе кристалл-органическое вещество и т.д. [Kmetko J., Yu С, Evmenenko С et г!, 2002]). Решающее влияние деформации матрицы (вязкости для жидкости) вокруг зародышей новой фазы при ФП подтверждает строгая корреляция параметров фаз для разных веществ: модулей сдвига, вязкости, поверхностного натяжения, энергии активации пластического течения и теплоты ФП, гистерезисный характер их изменения, влияние предыстории системы фаз, качественно подобная реакция на физико-химические воздействия, подобие свойств кинетических кривых при кристаллизации из расплава или аморфного состояния, окислении-восстановлении, электрохими-ческом осаждении-растворении, адсорбции-
десорбции, мартенситных и структурных превращениях и т.д. (Кисель В.П., 2002). Механические воздействия на систему фаз всегда порождают рост одних фаз за счет других вплоть до создания химических соединений при их взаимном проникновении (механическое сплавление, акустохимия). Корреляция параметров деформации разных веществ в масштабах наблюдения от атомного до макроскопического (Кисель В.П., 2002; Kisel V.P. 1985, 1993; Kissel N.S., Kisel V.P., 2001) позволяет применить хорошо изученные закономерности микро- и макродеформации к структурным (конформационным) изменениям в масштабах групп атомов, макромолекул и фрагментов клеток.
Наряду с уже установленным фактом кристаллообразования как производной исходных растворов солей и органических соединений (по типу непосредственной кристаллизации - образование кристаллов самим веществом и инициации кристаллогенеза сопутствующих компонентов сложного раствора) совершенно неизученной проблемой является гипотетическая роль микроорганизмов как инициаторов кристаллогенеза. В частности, D. Schuler (1999) была показана способность магнетотактических бактерий к активации кристаллообразования вблизи их и даже внутриклеточно по типу полиморфных одиночных кристаллов (октаэдры, прямоугольники и т. д.). В работе Е.П. Колеватых, А.К. Мартусевича и Н.Ф. Камакина (2005) впервые описан дендритный кристаллогенез (фигуры типа «розеток») вокруг микроорганизмов родов Providencia и Morganella в дне язвы желудка. Эти немногочисленные факты косвенно указывают на способность метаболитов бактерий выступать в качестве активаторов или ингибиторов кристалообразования.
Приведенные выше положения позволяют рассчитывать на возможность индикации присутствия микроорганизмов на различных поверхностях по их специфической метаболит-обусловленной трансформации результатов кристаллообразования смывов с тестируемых образцов, что и реализуется в процессе данного исследования.
Особым аспектом проблемы биокристаллизации, ассоциированной с микроорганизмами, является возможность последних способствовать не только кумуляции металлов в кристаллической форме, но и обусловливать кристаллогенез органических соединений. Преимущественно этот феномен касается белковых макромолекул. Так, группой исследователей Санкт-Петербургского института ядерной физики была показана способность ДНК бактерий в определенных условиях (в частности, повышенного радиационного фона) окружать себя особым белком RecA, обеспечивающим радиорезистентность прокариотической клетки (Namsaraev E., Baitin D., Bakhlanova I., 199В; Lanzov V. A., 2002). Данное явление, по мнению авторов, имеет защитно-приспособительное значение, т.к., с одной стороны, обеспечивает механическую (сохранение нативной конформации), химическую (связывание и поддержание химической структуры) и биологическую (обеспечение функционирования генома) протекцию генетического материала микроорганизма от повреждающего действия радиации, а, с другой стороны, предохраняет ДНК от первично носящей репаративный характер гиперрекомбинации, которая может
необратимо изменить генетическую информацию и привести к гибели микроорганизма.
Подобная инициация белкового кристаллогенеза может быть опосредована через молекулы воды, модулируемые особой пространственной конфигурацией молекул ДНК, а именно А-трактов последних. Для кристаллических структур ДНК, содержащих А-тракты, основные углы спирали ДНК- roll и tilt практически не отличаются от средних параметров В-формы (Nelson et al., 1987, Coll et al., 1987). Отличительная черта А-трактов в таких структурах - значительная деформация плоскости комплементарной АТ пары, приводящая к образованию так называемого «пропеллера», причем двугранный угол между плоскостью озотистых оснований аденина и комплементарного тимина меняется в диапазоне 15-25 градусов, максимальное значение достигается в середине А-тракта, причем среднее и максимальное значение тем выше, чем длиннее А-тракт. Высокое значение угла пропеллера приводит к максимизации пурин-пуриновых стекинговых взаимодействии и потенциально к созданию системы дополнительных водородных связей. Этот пропеллер сближает N6 атом аденина с O4 атомом тимина - соседа со стороны 3' фланга, делая возможным образование водородной связи не-Уотсон-Криковского типа диагонально через большую бороздку в дополнении к основной Уотсон-Криковской водородной связи. Создается бифуркационная связь, повтор которой в целом со стороны главной бороздки напоминает зигзаги из водородных связей. Заметим, что систему возможных бифуркационных связей не нарушают A-T и А-I динуклеотиды, в отличие от T-A динуклеотида (Shatzky-Schwartz et al., 1997). Это находится в согласии с тем наблюдением, что последовательности, содержащие тракты (NA4T4N)n и (NT4A4N)n, отличаются по подвижности в геле: если фрагменты первой характеризуются существенной задержкой в геле, то для фрагментов второй задержка практически отсутствует (Hagerman, 1986), что свидетельствует в пользу существования бифуркационных связей в ДНК и в растворе.
Дополнительная черта А-трактов - присутствие упорядоченного массива (spine) молекул воды, ассоциированной с сахаро-фосфатным остовом, а также с малой и большой бороздкой (Drew and Dickerson, 1981, Kopka, et al., 1983). Их выявление зависит от кристаллографического разрешения (молекулы воды отчетливо видны при разрешении в 1.9 или 2.3 А, но не при 2.7 А или 3 А), температуры и режима кристаллизации.
Следствием этих процессов является сужение узкой бороздки до 9.5 ±0.4 А, при средней ширине для В формы в 12 А, тогда как ширина большой бороздки практически не меняется (17.2 А по сравнению с 17.5 А для В формы) и уменьшение среднего межплоскостного расстояния (параметр slide) до 3.1 А по сравнению 3.4 А, характерного для В формы. При этом значения сахаро -фосфатных торсионных углов находятся в границах, характерных для В-формы.
Энергетические модельные расчеты свидетельствуют о том, что гидратная оболочка, связанная с сахаро-фосфатным остовом, вносит значительный вклад в сужение минорной бороздки. Наличие гидратной цепочки вызывает уменьшение периода спирали до 10 нп (Chuprina, 1987), в отличие от характерного для других последовательностей периода в 10,6 нп (Peck & Wang, 1981, Rodes & Klug, 1981,
Strauss et al, 1981) и также вызывает стабилизацию структуры А-трактов в аномальной конформации (Chuprina, 1985, Chuprina, 1986, Chuprina, 1987).
Способность бактерий к метаболическому влиянию на характер кристаллообразования может быть объяснена с позиций биохимии микроорганизмов (Скрябин Г.К., Безбородов Л.М., 2004). В частности, определенную роль в этом процессе играет микробиологический синтез структурных элементов или продуктов обмена веществ микроорганизмов за счёт присущих микробной клетке ферментных систем (Уэбб Ф., 1989). При микробиологическом, как и любом органическом, синтезе сложные вещества образуются из более простых соединений. Данный процесс следует отличать от брожения, в результате которого также образуются различные продукты обмена веществ бактериальной клетки (например, спирты, органические кислоты), но преимущественным механизмом является распад органических соединений. Большинство продуктов микробиологического синтеза обладают физиологической активностью. Функциями метаболитов микроорганизмов являются:
1. накопление белков, липидов, ферментов, токсинов, витаминов, антибиотиков, как синтезированных самой микробной клеткой, так и кумулированных из внешней среды;
2. осуществление антагонизма с паразитами животных и растений;
3. роль носителя ферментативной активности в реакциях микробиологической (энзиматической) трансформации органических соединений.
Микробиологический синтез осуществляется внутри клетки при активации низкомолекулярных компонентов (например, коферментом А) и участии нуклеотидфосфатов, чаще всего адениловых производных. Затем многие метаболиты выводятся из клетки в среду. Характерная особенность микроорганизмов — их способность к сверхсинтезу, т.е. избыточному образованию некоторых продуктов обмена веществ (многих аминокислот, нуклеотидов, витаминов), превышающему потребность микробной клетки. Так, глутаминовая кислота при сверхсинтезе может накапливаться в количестве свыше 10 мг/мл среды (культура Micrococcus glutamicus), витамин B2 — до 1—2 мг/мл (грибы Eremothecium ashbyii u Ashbya gossipii), вместо обычных сотых и даже тысячных долей миллиграмма. Способность к сверхсинтезу того или иного соединения свойственна определённым видам микроорганизмов, которые, как правило, используются в качестве продуцентов при производстве соответствующих метаболитов путём микробиологического синтеза. При этом применяют не только культуры, отобранные из природных источников, но и специально выведенные искусственным путём мутанты — штаммы, у которых сверхсинтез — следствие нарушений обмена веществ под воздействием мутагенов. Применение мутантов позволяет значительно увеличить выход ряда продуктов. Например, выведены культуры с высоким уровнем сверхсинтеза лизина, инозиновой кислоты, некоторых витаминов. При помощи мутантов удалось в 100—150 раз поднять активность биосинтеза пенициллина; мутантные штаммы используются при производстве как этого, так и других антибиотиков.
В процессе микробиологического синтеза получают ряд продуктов, причём за счёт соединений углерода и азота различного строения. Это обусловливается значительным разнообразием ферментных систем микроорганизмов. Так, для синтеза белков, нуклеиновых кислот и других метаболитов клетки могут использовать в зависимости от особенностей культуры разные неорганические источники азота, а из соединений углерода — различные углеводы, органические кислоты (в т.ч. уксусная кислота), жидкие, твёрдые или газообразные углеводороды и т.д. Определённые виды, способные к хемосинтезу или фотосинтезу, в качестве источника углерода могут усваивать углекислый газ. Таким образом, подбор соответствующих культур даёт возможность получать путём микробиологического синтеза требуемые вещества из дешёвого и доступного сырья.
Кроме того, показано, что бактериальные клетки обладают метаболически обусловленным антагонизмом не только по отношению к другим бактериям, но и насекомым. Этот эффект обеспечивается образованием специфических белковых макромолекул, причем их синтез дополняется на втором этапе формированием особых «белковых кристаллов», выделение которых во внешнюю среду используется для получения энтомопатогенных препаратов бактериального происхождения (например, энтобактерин, инсектин, дендробациллин), которые вызывают гибель вредных насекомых и предотвращают их массовое размножение. Таким образом, функцией биокристаллизации в данном случае является обеспечение токсичности.
Возможным биохимическим обоснованием метаболического эффекта бактерий является микробиологическая трансформация органических соединений. За счёт высокой активности специфических энзиматических систем микроорганизмы оказываются способными осуществлять ряд реакций на молекуле органического соединения, не меняя его основной структуры (Безбородов А.М., 1989). Наиболее изучены реакции на молекулах стероидных соединений (Ахрем А.А., Титов Ю.А., 1990). В строго определённых положениях осуществляются реакции дегидрирования, дезацетилирования и гидроксилирования, в результате чего меняется физиологическая активность исходного стероидного соединения. Благодаря подбору соответствующих микроорганизмов — носителей специфических ферментных систем — метод микробиологической трансформации получает значительное распространение.
В настоящее время вопрос о влиянии низких доз радиации (ДР) на генетический аппарат и клетки растений и организмов животных и человека приобрел важнейшее значение в связи как с ухудшением экологической обстановки, так и с неожиданными результатами исследований последних лет. Оказалось, что в ряде случаев воздействие радиации в достаточно высокой дозе на биологические ткани (БТ) сопоставимо с результатами действия радиации того же излучения другого типа, но в дозах на порядки меньших (бимодальная дозовая зависимость) [Бурлакова Е.Б., Ерохин В.Н., 2001]. Эффект воздействия ДР резко немонотонен в узких интервалах доз и энергии частиц, зависит от типа БТ (Бурлакова Е.Б., Ерохин В.Н., 2001), мощности облучения (скорости изменения дозы облучения) (Бурлакова Е.Б., Ерохин В.Н., 2001; Цыб Т.С.,
Комарова Е.В., Потетня В.И., 2001), и, что особенно интересно, режима (модуляция) облучения, так как импульсное облучение БТ с различными условиями отдыха-восстановления между воздействиями частиц может изменить эффект на противоположный (противофазный ответ БТ) по отношению к непрерывному облучению. Важно отметить, что изменения мощности облучения при ее малых значениях (меньше десятых долей сГр/мин) практически не влияют на эффект облучения лимфоцитов, фибропластов китайского хомячка и других клеток (пороговый эффект в заданном масштабе наблюдения) (Эйдус Л.Х., Эйдус В.Л., 2001).
Аналогичные эффекты наблюдаются в неживой природе при деформации, в частности, при изменении амплитуды, жесткости, температуры и скорости нагружения (Бернер К., Кронмюллер Г., 1969; Kisel V.P., 1985; Kisel V.P. et al. 1993), при прерывистой (модулированной) деформации кристаллов различных классов, когда длительный отдых между нагружениями или после деформации восстанавливает пластические свойства образцов (Kisel V.P. et al. 1993; Головин Ю.И., Дмитриевский А.А., Николаев Р.К. с соавт., 2002; Kisel V.P., 2002). Поскольку облучение (бомбардировка) кристаллов заряженными и незаряженными частицами также сопровождается деформацией образцов (Кисель В.П., 2000; Fritz J., Baller M.K., Lang H.P. et al., 2000), рассмотрим типичные примеры деформации разных типов БТ под облучением более подробно.
Во-первых, резкое возрастание мощности облучения. т.е. скорости изменения дозы облучения (скорости микродеформации в терминах механизма микродеформации [ММД]) в работе Ю.И. Головина с соавт. (2002) при одной и той же ДР показывает, что выживаемость более слабых по радиочувствительности (пластичных) клеток дрожжей Saccharomyces vim дикого типа (Мегри 139-В) и мутантных дрожжей Saccharomyces cerevisiae (T 3- rad 54/ rad 54) увеличивается в десятки раз, в то время как для самого радиочувствительного (жесткого) мутанта Х S 1898 - rad 52/ rad 52 (рис 1б) выживаемость клеток падает (Цыб Т.С., Комарова Е.В., Потетня В.И., 2001). Аналогичное явление наблюдается и для цианобактерий при обработке их импульсами электрического поля с большой скоростью изменения амплитуды напряженности поля (сравни кри-вые 4,5 на рис 2 в работе Н.И. Бойко, А.И. Божков (2002), а также при микро- и макроскопической деформации кристаллов: значительное возрастание скорости изменения нагрузки (или скорости деформации) сначала увеличивает, а затем заметно снижает сопротивление кристаллов пластической деформации (разнофазное упрочнение-разупрочнение) в узком интервале деформаций и нагрузок (Kisel V.P., 1985; Цыб Т.С., Комарова Е.В., Потетня В.И., 2001). В терминах ММД БТ это означает, что клетки радиочувствительных мутантов дрожжей XS 1898 являются более жесткими по отношению к радиационному облучению (и, соответственно, к лекарственному воздействию СМД) по сравнению с более пластичными клетками дрожжей Мегри 139-В и Т3, а потому и их реакция (микродеформация) на воздействие СМД также должна быть другой.
Функционирование генетического аппарата БТ также в значительной мере обусловлено ММД (изменениями расстояний между комплементарными основаниями [Hogan V., Dattagupta N., Crothers D. M., 1979], вязкости) молекул ДНК. Структурные переходы вдоль цепи ДНК связывают, в частности, с взаимодействием ДНК с лигандами [Hogan V., Dattagupta N., Crothers D.M., 1979] или действием ИР [Тырсина Е.Г., Саримов Р.М., Алипов Е.Д., 2002]. Подчеркнем, что влияние облучения имеет пороговый характер [Рождественский Л.М., 2001], изменяет внутриклеточную вязкость (структуру). Эффективность восстановления исходной структуры (вязкости) хроматина возрастает со временем и выше у радиорезистентных клеток-потомков (Тырсина Е.Г., Саримов Р.М., Алипов Е.Д., 2002) - как это и следовало бы ожидать при релаксационной деформации в жестком материале. Многочисленные эксперименты свидетельствуют об инициации СМД лигандов и малыми дозами ИР репарации повреждений ДНК, уменьшающих долю клеток с повреждениями, или процесс реализации потенциально летальных повреждений (поражения биомолекул) [Эйдус Л.Х., Эйдус В.Л., 2001].
Таким образом, разнофазная способность БТ реагировать и на физические воздействия тоже адекватно описывается новым физическим параметром -пластической (структурной) деформацией клеток БТ (для жидких сред -изменением вязкости) - на всех уровнях организации организма (включая центральную нервную и иммунную систему) при различных масштабах наблюдения: биомолекула - специализированные клетки-рецепторы - каналы-проводники электрохимических изменений - отдельный орган - весь организм (пространственно-временная компонента действия ИР). Важно, что ММД БТ вносит осмысленность в применение разных методов лечения болезней (прежде всего онкологических новообразований), при котором особое значение приобретает выбор для пациента вида терапевтических низкодозовых физико-химических воздействий на БТ (микродеформации), их сочетаний, общей длительности и периодичности циклов их применения, а также важное значение имеют скорость введения препаратов и длительности отдельных воздействий, дробность приема одноразовых лечебных доз и длительность пауз при их приеме.
Варианты феномена микробной инициации кристаллообразования
В настоящее время биотехнологами раскрывается способность микроорганизмов оказывать влияние на процесс кристаллообразования, что значимо для создания новых материалов. При этом в работах T. Klaus, R. Joerger, E. Olsson et al. (1999), M. Sarikaya (1999) и G. Gorman (2003) показано, что центрами и/или инициаторами кристаллизации могут являться не только микроорганизмы, но и грибы, вирусы и даже бактериофаги.
Дополнительным доказательством метаболической активности микроорганизмов в отношении инициации или ингибирования кристаллообразования являются работы в области растениеводства. Так, К.Д. Дятловой (2001) показано, что одним из основных звеньев патогенеза некоторых бактериальных заболеваний растений служит кристаллогенез. В частности, к примерам подобного явления относится эпифитная психротрофная бактерия Pseudomonas syringae, способная развиваться в весенний период на почках,
листьях и цветах фруктовых деревьев. Клетки микроорганизма, по-видимому, вследствие его метаболического эффекта, служат центрами кристаллизации льда при заморозках, что вызывает ожоги и пятнистость. В свою очередь образование льда приводит к механическому разрушению клеток растения, проникновению в них бактерий и развитию заболевания. Продемонстрировано, что в отсутствие данного вида псевдомонад ожоги не образуются. Таким образом, этот факт подтверждает способность микроорганизмов к инициации кристаллогенеза.
Кроме того, дальнейшие исследования по получению мутационных форм P. syringae позволили получить подвиды бактерии, не образующие кристаллов льда. В пособии Б.В. Громова и Г.В. Павленко (1989) рассматриваются возможности практического применения данных результатов: предлагается использование мутантных форм псевдомонад путем опрыскивания их гомогенатами фруктовых деревьев при угрозе заморозков. Бактерии заселяют растение и препятствуют появлению на нем других форм микроорганизма, а, следовательно, и развитию заболевания.
Примером ингибирующей активности микроорганизмов может служить исследование, проведенное В.М. Ворником (1997), касающееся эффективности лечения инфекций мочеполовой системы с помощью норфлоксацина. Автором показано, что удаление бактериальных агентов обеспечивает достоверное повышение кристаллизуемости секрета предстательной железы, оцениваемого по прямой 3-балльной системе (от 1 до 3) с 1,1 ±0,2 до начала лечения до 2,8±0,2 баллов по его окончании.
Показано, что многие морские животные и растения могут накапливать в своем организме и другие вещества, растворенные в морской воде. В частности, простейшее животное акантария, одна из разновидностей радиолярий, формирует скелет не из гипса или окиси кремния, как все другие представители планктона, а из минерала целестина - сульфата стронция, которого в воде ничтожно мало -всего 0,0008%. Морские губки способны накапливать золото из его солей, растворенных в морской воде в еще более низкой концентрации -0,0000000004%!
Максимальными возможностями к извлечению металлов из окружающей среды оказались микроорганизмы - бактерии, плесени, микроскопические водоросли, обитающие в почве, пресноводных водоемах и морской воде. Плесневые грибы аспергиллы содержат до 0,3% меди - в 30000 раз больше, чем в окружающей среде. Многие бактерии в больших количествах накапливают уран: пресноводная микроводоросль хлорелла - до 0,4% сухой массы, актиномицеты -до 4,5%, денитрифицирующие бактерии - 14%, а специально отобранные культуры дрожжей или псевдомонад - до 50%.
Механизмы накопления металлов микробными клетками все еще очень мало изучены, и исследователи, работающие в этой области, то и дело наталкиваются на совершенно новые факты. Недавно группа канадских ученых под руководством Т. Бевериджа опубликовала очень интересные данные о бактерии, известной под названием сенной палочки (Bacillus subtilis). При выращивании этой бактерии в растворе хлористого золота на ее стенках образуются микрокристаллы чистого металлического золота. Выяснилось, что накопление
3+
металла происходит в два этапа. Сначала катионы Au , находящиеся в растворе, взаимодействуют с отрицательно заряженными группами макромолекул, входящих в состав клеточной стенки бактерии (с фосфатными группами фосфорилированных полисахаридов или с карбоксильными группами пептидогликана). При этом возникают своеобразные ядра кристаллизации, на которых затем быстро осаждается металл из раствора (рис. 1). Кроме золота, сенная палочка может извлекать из раствора еще 40 металлов.
Рис. 1. Срезы клеточной стенки бактерии Bacillus subtilis после 5 минут (а) и 10 минут (б) пребывания в 5 мМ растворе ЛиОз-2Н2О (Journal of
Bacteriology)
Золото и большинство других металлов, которые накапливают в своих клетках микроорганизмы, относятся к группе «тяжелых». Проникая в живые клетки, они нарушают их жизнедеятельность: инактивируют ферменты, вызывают разрывы в цепях нуклеиновых кислот и т.д. Какова же причина данного процесса? Металлы могут сорбироваться на клетках микроорганизмов именно потому, что они токсичны и поэтому требуют нейтрализации. Установлено, что токсическое действие тяжелые металлы реализуется лишь в их ионизированной форме. При их необратимом связывании они лишаются токсических свойств, что отчасти напоминает механизм самозащиты, выработанный некоторыми морскими водорослями, которые способны обезвреживать токсичные соединения мышьяка, связывая их с промежуточными продуктами фотосинтеза и откладывая в клеточных мембранах в виде безвредных производных. В данном случае имеет место подобная ситуация:
металл, концентрирующийся в клеточной стенке микроорганизма в кристаллическом виде или в виде плохо растворимых соединений, не оказывает токсического действия на него.
Можно предположить, что это - не единственная причина накопления металлов. Отложения металла могут являться метаболитом самих бактерий. Примером могут выступать железо- и марганцеокисляющих микроорганизмов. Для их нормального функционирования необходимым условием представляется наличие в среде готовых органических веществ, которые в естественных условиях часто представлены металлоорганическими комплексными соединениями. В подобных соединениях металл, с позиции бактерии, оказывается балластным веществом (образно говоря, «косточка в вишне»), в связи с чем бактерия откладывает его на своей клеточной стенке.
При этом металл не всегда является для микроорганизмов ненужным балластом. Некоторые металлы необходимы микробам - или постоянно, или на определенных этапах развития. Так, известный азотфиксирующий микроорганизм - азотобактер нуждается в железе, без которого не может функционировать принципиально важный для его жизнедеятельности железосодержащий фермент нитрогеназа. Металлы могут входить в состав различных внутриклеточных транспортных систем, поддерживать определенный ионный состав клеток. Во всех случаях способность накапливать металл оказывается для микроорганизма полезным свойством.
Рис. 2. Магнетосомы - скопления магнетита диаметром до 500 ангстрем в цитоплазме бактерии Aquaspirillum magnetotacticum (J. Scientific American)
Металлы могут играть важную роль и в экологических взаимоотношениях микроорганизмов. Примером может служить обитающая в Атлантике, у берегов Флориды, цианобактерия Gomphosphaeria aponia. Для своей жизнедеятельности она нуждается в железе, которое запасается в резерв, откладываясь в виде гидроокисей на своей клеточной оболочке. Такая способность дает ей преимущество перед живущей в тех же водах нитчатой водорослью Gymnodinium breve, которая также нуждается в железе, но накапливать его впрок
не может. Поэтому размножение цианобактерий приводит к массовой гибели их конкурентов.
Совершенно особую роль играет способность к накоплению металла в экологии недавно обнаруженной группы пресноводных бактерий, обладающих свойством магнетотаксиса - движения вдоль силовых линий магнитного поля (Минеев А., 1980). Эти бактерии содержат цепочки магнетосом - скоплений магнетита FeO и Fe2O3 диаметром до 500 ангстрем (рис. 2), которые, как магнитная стрелка, ориентируют бактерию в пространстве и определяют направление ее передвижения в воде. Вследствие того, что силовые линии земного магнитного поля проходят не строго горизонтально, а наклонены под тем или иным углом (так называемое магнитные наклонение), бактерия, стремясь плыть к северу, в северном полушарии при этом "зарывается" в толщу воды, где, по-видимому, находит оптимальные условия для своего развития: подходящую температуру, соленость, скопления питательных веществ. Кроме того, данные бактерии относятся к числу анаэробов и поэтому вынуждены избегать поверхностных слоев воды, богатых кислородом. Представляет интерес тот факт, что подобные же бактерии, выловленные в южном полушарии, передвигаются в сторону не северного, а южного полюса.
Микроорганизмы, накапливающие железо и марганец, играют важную роль в почвообразовательных и геохимических процессах, участвуя в образовании скоплений железо-марганцевых конкреций на дне океанов, широкая промышленная разработка которых, как ожидают, может начаться уже в ближайшее время.
Накопление микроорганизмами металлов иногда может представлять и большую опасность для различных звеньев экологических систем. В особенности это касается накопления радиоизотопов и некоторых алкилированных соединений металлов, представляющих собой крайне ядовитые вещества.
Метаболический эффект Escherichia Coli в аспекте влияния на характер кристаллообразования органических соединений был продемонстрирован D.C. Richardson (1992) и A.E. Greenberg, R.R. Trussell and L.S. Clesceri (1998) в отношении основного фуксина в процессе работы над оптимизацией среды для культивирования питательных сред для грамположительных микроорганизмов. Авторами показано, что при разложении микроорганизмами лактозы до альдегида и кислоты происходит освобождение фуксина из фуксин-сульфитного комплекса, усиливая красное окрашивание колоний. У кишечных палочек эта реакция очень выражена и сопровождается кристаллизацией фуксина, что проявляется зеленоватым металлическим блеском (фуксиновый глянец) колоний. В данном случае микроорганизмы выступают в качестве инициаторов кристаллообразования.
Заключение
Современное состояние представлений о микроорганизм-зависимой кристаллизации позволяет сделать вывод о том, что большинство имеющихся данных по рассматриваемой проблеме относятся к техническим дисциплинам, тогда как медико-биологическая значимость микробной инициации кристаллогенеза практически не описана. Кроме того, имеющийся материал
нуждается в систематизации и обобщении. Так, отсутствует единая теория, трактующая и объясняющая общие закономерности способности агентов микромира к влиянию на кристаллообразование.
В целом, микробная инициация кристаллогенеза является новой слабо исследованной проблемой и требует тщательного изучения.
Исследование выполнено в рамках реализации Государственного задания НИР Министерства сельского хозяйства Российской Федерации на 2021 год. (Руководитель темы - д.б.н. Мартусевич А.К.).
Список литературы
1. Алексеева О.П., Воробьев А.В. Кристаллография слюны - новый неинвазивный метод диагностики H. pylori // Нижегородский медицинский журнал. - 2003. - №2. - С. 73-78.
2. Волков В.В., Каюшина Р.Л., Лапук В.А. с соавт. Определение строения иммуноглобулинов человека IgG, IgM и ревматоидного фактора IgM-RF в растворе // Кристаллография. - 2003. - Т. 48, №1. - С. 103-110.
3. Волчецкий А.Л., Рувинова Л.Г., Спасенников Б.А. с соавт. Кристаллизация и кристаллография: медико-биологические аспекты. Архангельск, 1999. - 374 с.
4. Вундерлих Б. Физика макромолекул. М: Мир, 1976. - 624 с.
5. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1978. - 512 с.
6. Гольбрайх Е., Рапис Е. Г, Моисеев С.С. О формировании узора трещин в свободно высыхающей пленке водного раствора белка. // Журнал технической физики. - 2003. - Т. 73, №10. - 116-121.
7. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий: Учебное пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. - 248 с.
8. Гуляева С.Ф., Мартусевич А.К., Помаскина Т.В. Математическое моделирование результата инициированного кристаллогенеза слюны как критерий эффективности приема минеральных вод // Экология человека. - 2005. - №7. - С. 33-35.
9. Дашевский В.Г. Конформационный анализ органических молекул. М.: Химия, 1982. - 272 с.
10. Денисов А.Б. Слюнные железы - тест-объект для оценки биосовместимости в стоматологии // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2001. - Т. 131, №2. - С. 124-131.
11.Дерябина Н.И., Залеский М.Г. Содержание белковых компонентов в капле сыворотки крови при ее высыхании // Вестник новых медицинских технологий. - 2005. - Т. XII, №1. - С. 85-87.
12. Дятлова К.Д. Микробные препараты в растениеводстве // Соросовский образовательный журнал. - 2001. - Т. 7, № 5. - С. 17-22.
13. Жданова О.Б., Мартусевич А.К. Кристаллографические методы исследования биожидкостей в подборе гомеопатических препаратов при лечении
гельминтозов мелких животных: методические указания. Киров: Типография Вятской ГСХА, 2006. - 43 с.
14.Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Общая патохимия. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2001. -688 с.
15. Залеский М.Г. Распределение минеральных и белковых компонентов в фации капли смеси мочи и диагностикума «ЛИТОС-система» // Вестник новых медицинских технологий. - 2005. - Т. XII, №2. - С. 93-94.
16.Залеский М.Г., Гетлинг А.В. Конвентивные потоки в каплях воды и биологической жидкости («ЛИТОС-система») на твердой подложке // Вестник новых медицинских технологий. - 2005. - Т. XII, №3-4. - С. 43-45.
17.Залеский М.Г., Эммануэль В.Л., Краснова М.В. Физико-химические закономерности структуризации капли биологической жидкости на примере диагностикума «Литос-система» // Клиническая лабораторная диагностика. -2004. - №8. - С. 20-24.
18.Каликштейн ДБ., Мороз Л.А., Квитко Н.Н. с соавт. Кристаллографическое исследование биологических субстратов // Клиническая медицина. - 1990. - №4. - С. 28-31.
19.Камакин Н.Ф., Мартусевич А.К. Биотехнология кристаллогенеза жидкостей организма (экспериментальная кристаллография) // Вятский медицинский вестник. - 2005. - №3-4. - С. 44-51.
20.Камакин Н.Ф., Мартусевич А.К. Современные подходы к кристаллоскопической идентификации состава биологических жидкостей // Экология человека. - 2003. - №5. - С. 23-25.
21.Камакин Н.Ф., Мартусевич А.К. Тезиокристаллоскопическое исследование биологических субстратов: методические рекомендации. Киров: Типография КГМА, 2005. - 34 с.
22.Камакин Н.Ф., Мартусевич А.К., Колеватых Е.П. О первичной и вторичной биокристаллизации // Сб. научных работ «Естествознание и гуманизм». - Томск. - 2005. - Т. 2, №1. - С. 18-19.
23.Каркищенко Н.Н. Основы биомоделирования. М.: Изд-во ВПК, 2004. -608 с.
24. Кассиль Г. . Внутренняя среда организма. М.: Наука, 1978. - 224 с.
25.Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. с соавт. Фрактальность и вурфы крови в оценках реакции организма на экстремальные воздействия // Вестник новых медицинских технологий. - 2004. - Т. XI, №3. - С. 20-23.
26.Климонтович Ю.А. Статистическая теория открытых систем. - М.: Янус, 1995. - 624 с.
27.Колеватых Е.П., Мартусевич А.К. Кристаллографический метод исследования мочи в диагностике хеликобактериозов. Информационный листок Кировского ЦНТИ № 24-113-03 - 2003. - 3 с.
28. Колеватых Е.П., Мартусевич А.К. Применение кристаллографических методов исследования слюны для идентификации хеликобактериозов. Информационный листок Кировского ЦНТИ № 24-120-03 - 2003. - 3 с.
29.Колотилов Н.Н., Бакай Э.А. Жидкокристаллическая структура биологических объектов // Молекулярная биология. - 1980. - Вып. 27. - С. 87-96.
30.Кораго А.А. Введение в биоминералогию. СПб.: Недра, 1992. - 280 с.
31.Корина Р.В., Сафронов Д. В. Кристаллографический метод при вирусных гепатитах // Советская медицина. - 1989. - №6. - С. 76-79.
32.Корина Р.В., Сафронов Д. В., Муховозова Л. А. с соавт. Кристаллографический метод диагностики вирусного гепатита В // Лабораторное дело. - 1987. - №2. - С. 52-54.
33.Кристаллоскопический метод исследования биологических субстратов: Метод. рекомендации / Л.А. Мороз с соавт. - М., 1981. - 9 с.
34.Кузнецов Н.Н., Скопинов С.А., Вершинина Г.А. с соавт. Кристаллоскопический способ диагностики эндогенной интоксикации у детей. Патент РФ №2158923 от 04.03.1998 г.
35.Локтюшин А.А., Манаков А.В. Минералы и жизнь в голографической модели вещества // Тез. 2-го Междунар. семинара «Минералология и жизнь: биоминеральные взаимодействия». - Сыктывкар. - 1996. - С. 10-11.
36.Мартусевич А.К. Информационная физико-биохимическая теория кристаллизации как отражение морфологии биологических жидкостей // Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - Т. 4. - Приложение 1. - С. 185.
37.Мартусевич А.К. Кибернетические подходы к интерпретации результатов кристаллогенеза биологических жидкостей организма человека и животных: возможности практического использования двоичного кодирования и многоплоскостного моделирования // Вестник РГМУ. - 2006. - №2. - С. 398-399.
38.Мартусевич А.К., Жданова О.Б., Успенский А.В., Написанова Л.А., Вирбалене Р. Классическая кристаллоскопия в диагностике трихинеллеза мышей // Мат. докл. научной конференции «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями». - Москва. - 2006. - С. 233-235.
39.Мартусевич А.К., Жданова О.Б., Янченко В.А. Патогенетическое значение изучения кристаллообразования биологических жидкостей при альвеококкозе // Анналы хирургической гепатологии. - 2006. - Т.11, №3. - С. 5051.
40.Мартусевич А.К., Колеватых Е.П. Внутри- и межсистемные метаболические трансформации кристаллообразования биосубстратов у пациентов с Hp-ассоциированными заболеваниями // Альманах клинической медицины. - 2006. - ^XIV. - С. 54-58.
41.Мартусевич А.К., Колеватых Е.П., Камакин Н.Ф. Диагностическая и патогенетическая ценность изучения морфологии биосубстратов при хеликобактериозе // Клиническая лабораторная диагностика. - 2006. - №9. - С. 54-55.
42.Мартусевич А.К., Колеватых Е.П., Кошкин А.Н. К вопросу о метаболических взаимоотношениях Helicobacter pylori и макроорганизма: кристаллоскопические и биохимические аспекты // Сб. тез. V Съезда научного общества гастроэнтерологов России и XXXII Сессия центрального научно-исследовательского института гастроэнтерологии. - Москва. - 2005. - С. 119-120.
43.Мартусевич А.К., Колеватых Е.П., Кошкин А.Н. Тезиокристаллоскопическая диагностика язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки в зависимости от степени контаминированности
слизистой Helicobacter pylori // Terra medica nova. Лабораторная диагностика. -2004. - №3. - С. 13-15.
44.Мартюшев Л.М., Сальникова Е.М. Влияние концентрационной зависимости коэффициента диффузии на устойчивость растущей шарообразной частицы. // Журнал технической физики. - 2000. - Т. 70, N 6. - С. 126-127.
45.Мартюшев Л.М., Селезнев В.Д., Скопинов С.А. Изучение роста скелетного кристалла в двумерной среде с фазовым расслоением с помощью метода диффузных потоков. // Письма в журнал технической физики. - 1996. - Т. 22, N 16. - С. 12-17.
46.Меньшиков В.В. Лабораторные тесты в клинической практике. М.: Медицина, 1988. - 428 с.
47.Минц Р.И., Скопинов С.А., Яковлева С.В. с соавт. Формирование жидкокристаллических структур в тканевой жидкости в процессе заживления раны в условиях периодического облучения гелий-неоновым лазером // Биофизика. - 1989. - Т.34, №6. - С. 1060 - 1062.
48.Назаренко Г.И., Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. М.: Медицина, 2000. - 544 с.
49. Обухов А.А. Использование новых методов диагностики и прогнозирования в ветеринарной медицине // Сб. науч. тр. 2 -й всеросс. научно-практ. конф. «Морфология биологических жидкостей в диагностике и контроле эффективности лечения». - М. - 2001. - С. 79-80.
50.Проблема белка. Том 3: Структурная организация белка / Под ред. Е. М. Попова. - М.: Наука, 1997. - 604 с.
51.Рапис Е.Г. Белок и жизнь. Самоорганизация, самосборка и симметрия наноструктурных супрамолекулярных пленок белка. М.: МИЛТА - ПКП ГИТ, 2003. - 368 с.
52.Рапис Е.Г. Самосборка кластерных пленок белка в процессе конденсации (аллотропная неравновесная некристаллическая форма) // Журнал технической физики. - 2000. - Т. 70, Вып. 1. - С. 122-133.
53.Рапис Е.Г. Изменение физической фазы неравновесной пленки комплекса белков плазмы крови у больных с карциномой // Журнал технической физики. -2002. - Т. 72, Вып. 4. - С. 139-142.
54.Рапис Е.Г. К проблеме нуклеации (образования клеток) при самоорганизации наноструктур белка in vitro и in vivo // Журнал технической физики. - 2005. - Т. 75, Вып. 6. - С. 107-113.
55.Рапис Е.Г. Самоорганизация и супермолекулярная химия пленки белка от нано- до макромасштаба // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, Вып. 4. -С. 117-122.
56.Романов Ю.А. Теория биологических систем и проблема их временной организации // Проблемы хронобиологии. - 1992. - №3-4. - С. 105-123.
57. Савина Л.В. Кристаллоскопические структуры сыворотки крови здорового и больного человека. Краснодар, 1999. - 238 с.
58.Савина Л.В. Структурообразование сыворотки крови в условиях вакуума // Клиническая лабораторная диагностика. - 1999. - №11. - С. 48.
59.Савина Л.В., Павлищук С.А., Самсыгин В.Ю. с соавт. Поляризационная микроскопия в диагностике обменных нарушений // Клиническая лабораторная диагностика. - 2003. - №3. - С. 11-13.
60. Скидан Н.И., Кононенко Е.В., Аковбян В.А. Структурные характеристики жидкокристаллических фаз секрета предстательной железы при простатите хламидийной этиологии // Вестник дерматологии и венерологии. - 1998. - №1. -С. 11-14.
61.Скопинов С.А., Яковлева С.В., Денисова Е.А. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на формирование жидкокристаллических структур в растворе гликопротеидов // Молекулярная биология. - 1989. - Вып. 2. - С. 416-421.
62.Тарасевич Ю.Ю. Компьютерное моделирование процесса роста кристаллов из раствора // Журнал технической физики. - 2001. - Т. 71, Вып, 5. -С. 123-125.
63.Тарасевич Ю.Ю. Механизмы и модели дегидратационной самоорганизации биологических жидкостей // Успехи физических наук. - 2004. -Т. 174, №7. - С. 779-790.
64.Тарасевич Ю.Ю., Аюпова А.К. Влияние диффузии на разделение компонентов биологической жидкости при клиновидной дегидратации // Журнал технической физики. - 2003. - Т. 73, Вып. 5. - С. 13-18.
65.Тарасевич Ю.Ю., Константинов В.О., Аюпова А.К. Моделирование дендритного роста кристаллов соли в биологических жидкостях. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2001. - Спецвыпуск. Математическое моделирование. - С. 147- 149.
66.Уголев А.М. Естественные технологии биологических систем. Л.: Наука, 1987. - 318 с.
67.Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. - 254 с.
68.Фракталы в физике / Под ред. Л. Пьетронеро. - М.: Мир, 1988. - 672 с.
69.Хакен Г. Информация и самоорганизация. М.: Мир, 1991. - 240 с.
70.Чашечкин Ю.Д. Природа формирования структур в неоднородных
жидкостях // Сб. науч. тр. 2-й всеросс. научно-практ. конф. «Морфология биологических жидкостей в диагностике и контроле эффективности лечения». -М. - 2001. - С. 5-7.
71.Чеботарева В.Д., Мельник А.И., Бурлай В.Г. с соавт. Кристаллоскопическая диагностика ревматических и неревматических кардитов у детей // Вопросы охраны материнства и детства. - 1987. - №9. - С. 61-65.
72.Чубуков В. Ф. Микробы запасают металлы // Химия и жизнь. - 1982. -№11. - С. 53-55.
73.Чухман Т.П. Кристаллографическое исследование слезной жидкости при воспалительных заболеваниях глаз: Автореф. ... дисс. канд. мед. наук. - Самара, 2000. - 18 с.
74.Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека. М.: Хризопраз, 2001. - 304 с.
75.Шульц Г., Ширмер Р. Принципы структурной организации белков. - М.: Мир, 1982. - 356 с.
76.Шурыгина Е.П. Использование структур сыворотки крови больных гнойными заболеваниями мягких тканей для контроля эффективности лазеротерапии // Сб. науч. тр. 2-й всеросс. научно-практ. конф. «Морфология биологических жидкостей в диагностике и контроле эффективности лечения». -М. - 2001. - С. 41-43.
77.Шустер Г. Детерминированный хаос. М.: Мир. - 1988. - 240 с.
78.Юшкин Н.П., Гаврилюк М.В., Голубев Е.А. Сингенез, взаимодействие и коэволюция живого и минерального миров: абиогенные и углеводородные кристаллы как модели протобиологических систем. Концепция кристаллизации жизни // Информ. бюллетень РФФИ. - 1996. - Т. 4. - С. 393.
79.Яхно Т.А., Седова О.А., Санин А.Г., Пелющенко А.С. О существовании регулярных структур в жидкой сыворотке (плазме) крови человека и фазовых переходах в процессе ее высыхания // Журнал технической физики. - 2003. - Т. 73, №4. - С. 23-27.
80.Яхно Т.А., Яхно В.Г., Санин А.Г., Санина О.А., Пелюшенко А.С. Белок и соль: пространственно-временные события в высыхающей капле // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, Вып. 8. - С. 100-108.
81.Annarelli C., Fornazero J., Bert J., Colombania J. Crack patterns in drying protein solution drops // Eur. Phys. J. E. - 2001. - Vol. 5. - P. 599-603.
82.Annarelli C., Reyes L., Fornazero J., Bert J., Cohen R., Coleman A.W., Ion and molecular recognition effects on the crystallization of bovine serum albumin-salt mixtures // Cryst. Eng. - 2000. - Vol. 3, N 3. - P. 173--194.
83.Azoury R., Garside J., Robertson W. G. Calcium oxalate precipitation in a flow system: An attempt to stimulate in the early stages of stone formation in the renal tubules // J. Urol. - 1986. - Vol. 136, N 1. - P. 150-153.
84.Borysenko Yu. Osrtacod biomineralization pecularities // Paleontological collection. - 2004. - №36. - P. 52-56.
85.Coniglio A., Stanley H.E., Klein W. Site-Bond Correlated Percolation Problem: A Statistical Mechanical Model of Polymer Gelation // Phys. Rev. Lett. -1979. - Vol. 42, N8. - P. 518-522.
86.Deegan R.D. Pattern formation in drying drops // Phys. Rev. E. - 2000. - Vol. 61. - P. 475.
87.Deegan R.D., Bakajin O., Dupont T.F., Huber G., Nagel S.R., Witten T.A. Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops // Nature. - 1997. -Vol. 389, N10. - P. 827-829.
88.Deegan R.D., Bakajin O., Dupont T.F. et al. Contact line deposits in an evaporating drop // Phys. Rev. E. - 2000. - Vol. 62. - P. 756.
89.Dolz M., Nieto F., Ramirez-Pastor A. J. Site-bond percolation of polyatomic species // Physical Review E - 2005. - Vol. 72, N1.
90.Freedman J. C. Biophysical chemistry of cellular electrolytes // Cell Biology. / Ed. Specalis N. San Diego: Acad. Press, 1999. - 358 p.
91.Goltsov Yu. G., Matkovskaya L. A., Smelaya Z. V. et al. Preparation of mesoporus alumosilicates in presence of lecitin: a simulation of biomineralization process // Mendeleev Commun. - 1999. - Vol. 9, N 6. - P. 241-243.
92.Gorman G. Microbial Materials // Science news. - 2003. - N 5.
BHopagHKa^w u ÁHTHOKCHgaHTbi. 2021 TOM 8, №1
23
93.Hengeveld R., Fedokin M. A. Causes and consequences of eukaryotization through mutualistic endosymbiosis and compartmentalization // Acta Biotheoretica. -2004. - Vol. 52, №2. - P. 105-154.
94.Jones W. T., Resnick M. The characterization of soluble matrix proteins in selected human renal calculi using two-dimensional poliacrylamide gel electrophoresis // J. Urology. - 1990. - Vol. 144, N 4. - P. 1010-1014.
95.Kitamura M., Ueno S., Sato K. Molecular aspects of the polymorphic crystallization of amino acids and lipids / Ed. Othaki H. Crystallization processes. Chichester: John Wiley and Sons, 1998. - Vol. 3. - P. 99.
96.Klaus T., Joerger R., Olsson E. et al. Silver-based crystalline nanoparticles, microbially fabricated // PNAS. - 1999. - N 23.
97.Kultz D., Chakravarty D. Hyperosmolality in the form of elevated NaCl not urea causes DNA damage in murine kindey cells // PNAS. - 2001. - Vol. 98, №4. - P. 1999-2004.
98.Lanzalaco A. C., Singh R. P., Senesco S. A. The influence of urinary macromolecules on calcium oxalate monohydrated crystal growth // J. Urol. - 1988. -Vol. 139. - N 1. - P. 190-195.
99.Lanzov V. A. Hyper-recombination in Escherichia coli with and without SOS response. // In.: Recent research development in DNA repair and mutagenesis / Eds. M. Ruiz-Rubio, E. Flexandre-Duran, T.Roldan-Arjona. Kerala: Research Signpost, 2002. -P. 21-38.
100. Lines M. E., Glass A. M. Princples and applications of ferroelectrics and related materials. Oxford: Osford University Press, 1987. - 89 p.
101. Mandarino J. A. Fleischer's glossary of mineral species. Mineralogical Record. Tucson: AZ, 1999. - 225 p.
102. Martusevich A. K., Safarova R. I. Crystallogenesis of the biological fluids as a demonstration of the non-muscle motility // International symposium «Biological motility: basic research and practice». - Pushchino. - 2006. - P. 87-88.
103. Martusevich A. K., Safarova R. I. Teziocrystalloscopic monitoring of the adaptation level in people with different sport efficiency // International symposium «Biological motility: basic research and practice». - Pushchino. - 2006. - P. 126-128.
104. Namsaraev E., Baitin D., Bakhlanova I. et al. Biochemical basis of hyper-recombination activity of Pseudomonas aeruginosa RecA protein in Escherichia coli cells // Mol. Microbiol. - 1998. - Vol. 27, N 4. - P. 727-738.
105. Nanomaterials: Synthesis, Propeties and Applications / Eds. Edelstein A. S., Kamarata R. C. Bristol: Institute of Physics, 1996. - 596 p.
106. Parise F., Allain C. Shape Changes of Colloidal Suspension Droplets during Drying // J. Phys. II France. - 1996. - Vol. 6. - P. 1111-1119.
107. Pauchard L., Allain C. Buckling instability induced by polymer solution drying // Europhys. Lett. - 2003. - Vol. 62, N6. - P. 897-903.
108. Sarikaya M. Biometrics: Materials fabrication through biology // PNAS. -1999. - N 7.
109. Tarasevich Yu. Yu, Manzhosova E. N. On Site Percolation On The Correlated Simple Cubic Lattice // International Journal of Modern Physics C. - 2003. - Vol. 14, N10. - P. 1405-1412.
BHopagHKa^w h ÄHTHOKCHgaHTbi. 2021 TOM 8, №1
24
110. Yakhno T., Yakhno V., Sanin A., Sanina O., Pelyushenko A. Dynamics of Phase Transitions in Drying Drops as an Information Parameter of Liquid Structure // Nonlinear Dynamics. - 2002. - Vol. 39, N4. - P. 369-374.
