«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение ...»

Заключены договора о сотрудничестве и проведении преддипломных, научно-производственных и научно-исследовательских практик со следующими российскими организациями: Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, Институтом биофизики СО РАН, НИИ биологии Иркутского госуниверситета, Факультетолм естественных наук Новосибирского госуниверситета, с ООО «Международный научно-производственный центр «ЭкоКонтинент».

3.2 Работа Научно-образовательного семинара по биохимической физике как способ формирования современного научно-образовательного пространства по биохимической физике

Форма постоянно действующих объединенных научных семинаров для студентов, аспирантов, преподавателей университета и научных сотрудников с привлечением специалистов из других вузов и исследовательских институтов как способ увеличения роли науки в образовании хорошо зарекомендовал себя еще в НОЦ «Енисей» и НОЦ «Исследовательская кафедра биофизики», а также как способ формирования современного научно-образовательного пространства по биохимической физике в образовательном процессе кафедры биофизики. К таким семинарам относится регулярно действующие семинары «Избранные главы биофизики», «Биофизические методы контактного мониторинга» «Семинар по биохимической физике» и др. На семинарах заслушиваются научные доклады преподавателей, научных работников, молодых ученых и студентов и аспирантов разных специальностей, а также курсовые и дипломные работы студентов, магистерские и аспирантские работы магистрантов и аспирантов.

Специфика специальности «Биохимическая физика» состоит в том, что научные результаты разбросаны по огромному количеству узко специализированных изданий и подготовка учебных пособий не может обойтись без интернет-технологий. Поэтому кроме традиционной формы семинара по биохимической физике мы провели подготовку «Вэбинара», т.е. интернет семинара с сопровождением технологией Google «Образовании 2.0». Показана эффективность этого подхода для формирования современного научно-образовательного пространства по биохимической физике.

За 2 года реализации проекта преподавателями, студентами, магистрантами и аспирантами на семинарах сделано более 100 научных докладов. На семинарах были заслушаны доклады всех студентов кафедры биофизики, выполняющих исследования по темам проекта (таблицы 3.1 -3.5), а также научные исследования аспирантов и сотрудников кафедры биофизики.

3.3. Чтение оригинальных курсов лекций с включением результатов исследований по проекту.

Так как практически все преподаватели кафедры активно занимаются научными исследованиями по темам проекта, то происходит постоянное усовершенствование разработанных курсов лекций на основе новых научных результатов, полученных по проекту. Это курсы «Основы биологии» (Кратасюк В.А.), «История и методология биологии и биофизики» (Кратасюк В.А., Суковатая И.Е., Свидерская И.В., Есимбекова Е.Н., Немцева Е.В., Барцев С.И., Самойлова А.А.), «Методология научного творчества» (Кратасюк В.А, Белобров П.И., Свидерская И.В.), «Современные проблемы биофизики, биологии и биотехнологии» (Кратасюк В.А, Белобров П.И.), «Экология» (Кратасюк В.А.), «Нанотехнологии в медицине и биологии» (Белобров П.И.), «Физико-химические механизмы ферментативного катализа» (Суковатая И.Е.), «Биотехнологии в электронном приборостроении» (Белобров П.И.), «Физика и химия биолюминесценции» (Суковатая И.Е.), «Фотобиофизика» (Суковатая И.Е.), «Биофизика» (Барцев С.И., Немцева Е.В.), «Физико-химические методы анализа в биофизике» (Межевикин В.В.), «Прикладная и инженерная биофизика» (Немцева Е.В.) и др.

Обновление лекционных курсов проводилось также на основе материалов, оставленных визит-профессорами, а также полученных во время стажировок преподавателей кафедры в другие ВУЗы России и других стран.

Впервые для студентов 5 курса специальности «Биохимическая физика» был прочитан курс «Информационно-комуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях». В 2009 г. по этому курсу был разработан Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМКД), который был внедрен в учебный процесс в 2010 г.

Применение информационно-коммуникационных технологий в естественнонаучных исследованиях являются одним из важнейших условий успешного развития процессов информатизации общества в целом, поскольку именно в сфере науки и образования подготавливаются и воспитываются специалисты, которые формируют новую информационную научную среду общества. Сферы и способы использования информационных и телекоммуникационных технологий в естественнонаучных исследованиях весьма разнообразны и позволяют: менять характер развития, приобретения и распространения научных знаний; открывать возможности для обновления содержания обучения и методов преподавания; расширять доступ к общему и профессиональному образованию и др.

Дисциплина «Информационно-коммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях» относится к циклу М.3. профессиональный цикл (профильная (вариативная) часть) по направлению 010700 физика укрупненной группы 010000 физико-математические науки.

Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, способных решать вопросы применения информационно-коммуникационных технологий с позиций системного подхода на основных этапах научно-исследовательской деятельности.

ЭУМКД по дисциплине «Информационно-коммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях» разработан согласно ФГОС ВПО 3 в рамках компетентносного подхода и отражает

• основы компетентностного подхода;
• структура дисциплины;
• ее связь с другими дисциплинами ООП;
• структура и методики преподавания теоретического курса, лабораторного практикума, курсового проектирования и самостоятельной работы студентов;
• методические аспекты кредито-рейтинговой системы, а также промежуточной и итоговой аттестации;
• литература и информационные источники.

Дисциплина «Информационно-коммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях» представляется тремя модулями, каждый из которых раскрывает определенные аспекты применения информационно-коммуникационных технологий в науке и образовании:

• модуль 1 – e-Science; формы применения, основные пути развития;
• модуль 2 – аспекты (организационные, методические, технические), связанные с применений технологий e-learning при организации образовательного процесса;
• модуль 3 – инструментарий и принципы совместных исследований с использованием Интернет-технологий, т. н. Grid-технологии.

Укрупненные дидактические единицы дисциплины (модули и темы) сформированы таким образом, чтобы создать у студентов представления о логически законченном, структурированном теоретическом материале.

При этом содержание лекционного курса направлено на уяснение готовых знаний из устного источника (лектор), а вопросы, выносимые на самостоятельную работу, – на уяснение готовых знаний из литературы. Полный состав знаний (модули и темы), необходимых для уяснения теоретического материала, был приведен выше.

Приведенные в Методических указаниях по самостоятельной работе студентов различные источники для самостоятельной проработки вопросов в большинстве случаев не имеют конкретизации до уровня страницы или интернет-адреса. Такой подход направлен на формирование у студентов универсальных компетенций.

Процесс изложения лекционного курса должен сопровождаться презентационными материалами. В презентационных материалах представлены слайды, исходя из расчета от 6 до 15 на каждую лекцию. Слайды имеют характер постановочных, разъяснительных и систематизирующих. Наиболее эффективно представление презентационного материала на современных технических средствах обучения, таких как доски прямой и обратной проекции (SMART Board). Такие средства позволяют осуществлять пояснение при помощи специальных световых маркеров непосредственно на самой презентации и тут же, в случае необходимости, подгружать через сети Интернет/Интранет информационные ресурсы и электронные образовательные ресурсы.

Все компоненты ЭУКД размещены на сайте Электронной библиотеки СФУ http://lib.sfu-kras.ru/.

В 2010-2011 учебном году был введен новый курс «Современные проблемы биологии», построенный таким образом, чтобы ведущие ученые прочитали по 1-2 лекции по темам их собственных исследований.

Курс «Современные проблемы биологии» призван обеспечить специальную подготовку в области биологии и биофизики студентов магистратуры как второй ступени высшего профессионального образования. Основные его задачи:

– расширить профессиональный кругозор будущих специалистов высшей квалификации в предметной области биологических наук;

– углубить специальные знания магистрантов по наиболее актуальным вопросам современной биологии;

– закрепить в мировоззрении профессиональных биологов эволюционный и экологический подходы к анализу биологических феноменов, процессов и систем;

Рис.3.1. Компоненты ЭУКД «Информационно-коммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях» размещены на сайте Электронной библиотеки СФУ http://lib.sfu-kras.ru/.

– ознакомить студентов магистратуры с наиболее актуальными направлениями современных биологических исследований и их прикладными аспектами.

В программе курса нашли отражение основные на современном этапе направления и тенденции развития биологической науки.

Выбор рассматриваемых тем и разделов осуществлен в полном соответствии с ФГОС ВПО, утвержденным приказом Минобрнауки России от 04 февраля 2010 г. № 100. по направлению подготовки 020400 Биология (квалификация (степень) – магистр): актуальные проблемы, методологические достижения и перспективные направления наук о биологическом многообразии, физиологии, молекулярной и клеточной биологии, биологии развития, генетики, антропологии, экологии, теоретической биологии, эволюционной теории. Полученные в результате прохождения курса знания являются необходимыми для студентов магистратуры в целях успешного профессионального становления как специалистов высшей квалификации в области биологии. В результате освоения курса выпускник-магистр овладевает следующими компетенциями:

ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.

ПК-2: знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению.

ПК-3: самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов.

Тематический план курса лекций «Современные проблемы биологии» представлен в таблице 3.6.

Таблица 3.6

Тематический план лекций «Современные проблемы биологии» - 2010

Дата/время	Лектор	Тема лекции
18 октября	Проф. Сорокин Н.Д.	Новые представления о роли микроорганизмов в эволюции и круговороте вещества в биосфере
18 октября	Проф. Зобова Н.В.	Тотипотентность растительной клетки и современные возможности ее использования
22 октября	Проф. Сорокин Н.Д.	Эволюция функциональных процессов наземных комплексов микроорганизмов.
	Проф. Зобова Н.В.	Современные проблемы создания и использования генмодифицированных растений.
25 октября	Проф. Шишацкая Е.И.	Биология клетки в культуре; проблемы и потенциал тканевой инженерии
25 октября	Проф. Миронов П.В.	Современные физико-химические методы исследования клеточные метаболитов и макромолекул
29 октября	Проф. Шишацкая Е.И.	Роль клеточных культур в биотехнологии
	Проф. Миронов П.В.	Современные физико-химические методы исследования клеточных метаболитов и макромолекул
01 ноября	проф. В.С.Бондарь	Детонационные наноалмазы – новые наноматериалы и нанотехнологии для биологии и медицины
01 ноября	Савченко А.А.	ВИЧ-инфекция. Этиология, эпидемиология, молекулярно-клеточные механизмы патологических процессов. Достижения иммунологии в лечении ВИЧ-инфекции.
5 ноября	Савченко А.А.	ВИЧ-инфекция. Этиология, эпидемиология, молекулярно-клеточные механизмы патологических процессов. Достижения иммунологии в лечении ВИЧ-инфекции.
8 ноября	Инжеваткин Е.В.	Современные проблемы антропогенеза
8 ноября	Cавченко А.А.	Молекулярные механизмы функциональной активности лимфоцитов
13 ноября	Инжеваткин Е.В.	Современные проблемы антропогенеза
15 ноября	Титова Н.М.	Свободные радикалы в биологических системах
15 ноября	Барон А.В.	Успехи биологии и прогресс в медицине
19 ноября	Смирнова О.В.	Мутация клеток, как один из механизмов возникновения онкологических заболеваний
22 ноября	Смирнова О.В.	Мутация клеток, как один из механизмов возникновения онкологических заболеваний
22 ноября	Проф. Барцев С.И.	"Биофизика и жизнь: опыт выделения сущности живого с точки зрения биофизики"
26 ноября	Проф. Белобров П.И.	Современная экология и количественная биология
29 ноября	Задереев Егор Сергеевич	Презентация результатов проектов, выполненных в Институте биофизики СО РАН при поддержке Краевого фонда науки
3 декабря	Межевикин В.В.	Молекулярное моделирование и конструирование биологически активных веществ с заданными свойствами на основе нейросетевых алгоритмов
6 декабря	зачет	Волова Т.Г. или Прудникова С.В. Модуль 1 кафедра Биотехнологии
6 декабря	зачет	Титова Н.М., Савченко А.А. Модуль 2 кафедра Медицинской биологии
10 декабря	зачет	Кратасюк В.А., Межевикин В.В. Модуль 3 кафедра биофизики

Новая форма проведения занятий, с применением современных ИК-технологий, была использована при чтении курса лекций «Прикладная и инженерная биофизика и биотехнология» (к.ф.-м.н., доцент Немцева Е.В.). Время освоения этой дисциплины студентами 5-го курса специальности «Биохимическая физика» совпало с проведением Международной научной школы «Магистральные направления промышленной и пищевой биотехнологии XXI века: анализ и прогнозы». Школа проводилась в виде интернет-конференции на базе научной социальной сети AllScience (http://www.allscience.ru/BioSchool2010/) при поддержке Министерства образования и науки России, Федерального министерства научных исследований и образования Германии, Агентства Будущего Земли Бранденбург(ZAB), Некоммерческого партнерства «Аналитический центр международных научно-технологических и образовательных программ (МНиОП)», Института биохимии  им. А.Н. Баха РАН (ИНБИ РАН), Негосударственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский технологический институт «ВТУ». Это позволило студентам в рамках курса «Прикладная биофизика» прослушать интернет-лекции ведущих специалистов в области промышленной биотехнологии России и Германии, поучаствовать в вебинарах (интернет-семинарах) по актуальным проблемам этой отрасли. Таким образом, произошло не только освоение научных основ предмета, но и «из первых рук» были получены знания о современном состоянии био-индустрии в России и мире. Для улучшения эффективности обмена информацией между студентами и преподавателем и предоставления каждому студенту возможности вырабатывать индивидуальный режим работы по данному предмету Немцевой Е.В. была создана страница «Прикладная биотехнология» на своем профессиональном сайте на портале ProfessorJuornal.ru (http://nemtseva.professorjournal.ru/22). Сайт, созданный при поддержке Благотворительного фонда В. Потанина (индивидуальный грант Немцевой Е.В. по программе «Преподаватель онлайн»), содержит все необходимые методические материалы для освоения курса и позволяет студентам не только отслеживать собственную успеваемость, получать оперативную информацию учебно-методического и организационного характера, но и в удобном режиме предоставлять свои зачетные работы, задавать преподавателю вопросы.

3.4. Разработка специальных практикумов по темам проекта

На основе новых результатов, полученных по проекту, начато усовершенствование разработанных ранее практикумов путем введения новых разделов. К разработке и проведению Биофизического практикума и Спецпрактикума привлечены не только преподаватели кафедры, но аспиранты и магистры кафедры, стажеры-исследователи и даже студенты. Разработаны новые лабораторные работы, которые выполнялись студентами, в том числе и на новом современном оборудовании Центра коллективного пользования приборами НОЦ «Енисей», одна из лабораторий которого расположена на кафедре биофизики, а также на современном оборудовании, закупленном в СФУ. Примером является освоение студентом 4 курса Денисовым И.А. Анализатора кинетики быстрых реакций (Stopped-flow SX-20) под руководством к.б.н. Межевикина В.В., выполнение исследований по курсовой работе на этом приборе, а также подготовка лабораторных работ для практикума. Другой пример, участие двух студентов 2 курса Якимова А. и Туманяна А. в запуске Автоматической дозирующей станции ЕpMOTION 5075 LH.

Кроме того, был использован инновационный подход при выполнении студентами лабораторных работ, состоящий в том, что занятия представляли собой не упражнения на приборах, а строились как полное научное исследование с соблюдением научной методологии и научного метода, обязательной формулировкой проблемы, целей, задач работы, гипотезы, а также выводов по результатам проведенного исследования, чтение научных статей по теме работы для обсуждения полученных результатов, оформления каждой лабораторной работы как мини-статьи в научный журнал. Оборудование ЦКПП используется при проведении производственной и преддипломной практик, сбора материала для курсовых и дипломных работ студентами кафедры биофизики.

Активное использование технологий e-Science позволяет сегодня исследователю кардинально изменять методику проведения научных экспериментов, используя приборную базу, интегрированную с информационными и компьютерными измерительными технологиями и обеспечивающую одновременно территориальное распределение рабочих групп; удаленный доступ к научному оборудованию, вычислительным и информационным ресурсам.

Относительно недавно появилась возможность на сколько угодно больших расстояниях от объекта исследований фиксировать необходимые исследуемые параметры, а так же управлять объектом исследования, в т. ч. в многопользовательском режиме (Комаров, Сарафанов, 2009; Глинченко и др. 2008, 2009 а). В техническом и организационном планах это позволило реализовывать распределенную схему доступа к уникальным научным приборам и стендам, функционирующим на базе ИКТ (Глинченко и др., 2009 б).

Уровень современного ученого обусловлен сегодня не только профессионально-профилированными компетенциями, но и специальными, интегрированными с информационными и компьютерными технологиями и построенными на основе технологий e-Science. Поэтому, немаловажным является использование e-Science при подготовке магистров и бакалавров, переподготовке специалистов и т. д., что является очевидным, т. к. к компетенциям современных магистров и бакалавров относится:

• получение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях в научных исследования конкретной научной области исследования;
• овладение умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств ИКТ, что особенно актуально в области биофизики из-за неоднородности объектов исследования (от биомолекул и клетки до популяционного уровня, биосферы и ноосферы);
• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей средствами ИКТ;
• выработка навыков применения средств ИКТ в повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и коллективных проектов, в первую очередь научных и т.д.

Таким образом, при применении e-Science в естественнонаучных исследованиях для таких междисциплинарных направлений как биофизика особенно актуальным является одновременное использование:

• уникального научного оборудования для биофизических экспериментов, функционирующего на базе ИКТ;
• технологий и подходов e-Science в части организации доступа к научному, образовательному контенту и т. д. для пользователей различного уровня – от студентов, аспирантов до преподавателей и научных сотрудников.

При этом, наиболее перспективным является развитие имеющихся и разработка новых систем, обеспечивающих проведение удаленных исследований биологических объектов во многопользовательском режиме, позволяющих организовать как одновременное изучение образца различными пользователями на основе собственной траектории исследований, так и совместное исследование объекта группой ученых. Подходы к автоматизации экспериментальных научных и учебных экспериментальных исследований на базе многопользовательских распределенных измерительно-управляющих систем (РИУС), а также методы повышения их эксплуатационных характеристик рассмотрены авторами ранее в (Комаров, Сарафанов, 2009; Дектерев и др., 2010)].

Для удаленного управления экспериментальными установками, на основе выполнения ряда исследовательских работ (Комаров, Сарафанов, 2009; Глинченко и др., 2009 а) и в рамках выполнения проекта была разработана, апробирована и внедрена в практику унифицированная схема построения распределенного сетевого учебно-исследовательского web-портала, как совокупности сетевых лабораторий (Глинченко и др. 2008, 2009 б) (рис. 3.2). Центральным ядром учебно-исследовательского web-портала является сервер, на котором располагается специализированное программное обеспечение, выполненное виде web-среды, обеспечивающее организацию регламентированного доступа к контенту, управление научным и образовательным процессами в области life science. К данному серверу подключаются измерительные ПЭВМ, на которых располагается, обеспечивающие управление базами данных (БД), макетами, установками, приборами и т. п., серверное измерительное ПО.

Современный уровень развития информационно-телекоммуникационных технологий позволяет поднять процесс обучения на более высокий качественный уровень, в том числе эффективно модернизировать устаревшую лабораторную базу посредством создания автоматизированных лабораторных практикумов (АЛП), в частности с удаленным доступом (УД) Разработка таких практикумов осуществляется на базе компьютерных измерительных технологий. В настоящее время на базе унифицированных компьютерных технологий разработано достаточно много систем измерения физических параметров объектов и обработки полученных данных на ПЭВМ.

При этом, к измерительным ПЭВМ могут быть подключены как уникальные лабораторные установки и приборы, которые управляются непосредственно через ПЭВМ, так и специализированные аппаратно-программные комплексы, созданные на основе компьютерных измерительных технологий (КИТ) с применением унифицированных аппаратно-программных решений. В частности, сегодня в России получили широкое применение в учебном процессе технологии корпорации National Instruments (NI), позволяющие использовать персональный компьютер в качестве измерительного комплекса. Такие приборы обеспечивают интерактивное взаимодействие обучаемого с исследуемым объектом, позволяют в многопользовательском режиме проводить все необходимые исследования в рамках лабораторного практикума. В 2010 году начались и проводятся работы по созданию виртуального практикума на основе оборудования и программ фирмы National Instruments.

В рамках реализации проекта приобретение практических навыков работы с современным лабораторным оборудованием, знакомство с современными методами и средствами автоматизации научных и учебных экспериментальных исследований было реализовано на основе аппаратно-программных комплексов как с удаленным доступом (АПК УД) – «Электропроводность биологических объектов», так и функционирующих в локальном режиме – АПК «Аудиометр».

Дистанционное управление автоматизированным лабораторным макетом и выполнение лабораторных исследований осуществляется посредством взаимодействия пользователя с виртуальным лабораторным стендом, запуск которого осуществляется в автоматическом режиме.

Функциональные возможности автоматизированного лабораторного макета (АЛМ) «Электропроводность биологических объектов» (рис. 3.2) и комплекса специализированного программного обеспечения позволяют исследовать зависимости электропроводности (активной и реактивной составляющей сопротивления) от частоты образцов биологических объектов, имеющих различную степень термообработки в режиме многопользовательского удаленного доступа по сетям Интернет/Интранет. Подключение к автоматизированному лабораторному макету осуществляется в режиме многопользовательского удаленного доступа по сетям Интернет/Интранет.

Рисунок 3.2 - Виртуальный лабораторный стенд «Электропроводность биологических объектов»

Помимо описанного выше АЛМ «Электропроводность биологических объектов» авторской группой был разработан АЛМ «Аудиометр» (рис. 3.3–3.4,) который позволяет выполнять измерения:

• зависимостей наименьшей интенсивности звука, которая воспринимается человеческим ухом от частоты для моноурального и биурального слуха (определение порогов слышимости);
• зависимости интенсивности звука соответствующей определенному уровню громкости от частоты (измерение кривых равной громкости);
• чувствительности слуховой системы к минимальному изменению силы звука (определение разностных порогов громкости);
• чувствительности слуховой системы к минимальному изменению частоты звука (определение разностных порогов частоты).

Рисунок 3.3 - Лицевая панель аудиометра.

Рисунок 3.4 - Аудиометр в режиме измерения частотных характеристик.

И хотя данный АЛМ функционирует в локальном (не удаленном) режиме, результаты измерения доступны в т. ч. в режиме off-line.

Описанные выше возможности АЛП УВД используются при подготовке бакалавров и магистрантов по направлениям «Физика», «Биология».

Использование АЛМ позволило выстроить лабораторный практикум в институте как полноценное, современное научное исследование с соблюдением методологи, обязательной формулировкой проблемы, целей, задач работы, гипотезы, а также выводов по результатам проведенного исследования. Функционал АЛМ дает возможность проведения удаленного эксперимента, обработку полученных результатов в распределенных группах, обсуждение полученных результатов в режимах on-/off-line, оформления каждой лабораторной работы как мини-статьи в научной литературе.

Таким образом, использование АЛМ должно стать первым шагом в использовании бакалаврами и магистрами инструментария e-Science в рамках их научно-исследовательских работ, в том числе и практик, и позволяет решать целый ряд задач, связанных с внедрением современных ИКТ в научно-исследовательскую и образовательную деятельность в области биофизики.

3.5. Внедрение в учебный процесс учебно-методических комплексов дисциплин

Неотъемлемой частью образовательного процесса является в настоящее время использование в учебном процессе разработанных ранее учебно-методических комплексов дисциплин, в которых зафиксированы все модификации учебных курсов, подготовленных на базе научных результатов проекта.

В учебном процессе используются следующие УМКД:

• «Физическая химия» (бакалавр, 010701.62 – физика; специалист/интегрированный магистр 010701.65 – физика, 010708.65 – биохимическая физика).
• «История и методология биологии и биофизики» (магистр, 010701.68 – физика);
• «Биофизика» (бакалавр, 010701.62 – физика);
• «Информационно-коммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях» (магистр, 010701.68 – физика);
• «Фотобиофизика» (магистр, 010701.68 – физика; специалист/интегрированный магистр 010708.65 – биохимическая физика).

УМКД устроены по одной схеме. На примере УМКД «Фотобиофизика» покажем структуру.

УМКД «Фотобиофизика» (авторы: Кратасюк В.А.,. Суковатая И.Е, Есимбекова Е.Н., Немцева Е.В., Кудряшева Н.С., Межевикин В.В., Свидерская И.В.) представляет собой комплекс методических пособий, лекций, видео- и аудиоматериалов, тестовых заданий. Все компоненты УМКД «Фотобиофизика» подготовлены по гипертекстовой технологии и представляют собой электронные сетевые ресурсы Научной библиотеки СФУ. Доступ к электронным версиям УМКД «Фотобиофизика», изданным Издательско-полиграфическим комплексом СФУ, организуется через Электронный каталог НБ СФУ: литература по естественным и гуманитарным наукам (http://liber.library.krasu.ru/phpopac/elcat.php) или Электронный каталог НБ СФУ: литература по техническим наукам (http://lib.sfu-kras.ru/news/messages/09_02_15.php) (рис. 3.4)

Рисунок 3.5 - Электронный каталог НБ СФУ: литература по техническим

наукам, УМКД «Фотобиофизика».

В ходе выполнения проекта внедрение и модернизация УМКД «Фотобиофизика» осуществляется при проведении занятий для студентов 4 курса специальности «Биохимическая физика», а также при организации самостоятельной работы студентов, которые имеют доступ к следующим постоянно обновляющимся компонентам УМКД как через базы Научной библиотеки СФУ, так и на сайте Института фундаментальной биологии и биотехнологии (www.bio.sfu-krаs.ru):

Фотобиофизика [Электронный ресурс]: электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Фотобиофизика», включающем учебную программу, учебное пособие, методические указания по самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Фотобиофизика. Банк тестовых заданий» (http://btn.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/141/).

Фотобиофизика: учебная программа дисциплины содержит тематический план занятий (модули, темы, виды занятий по дисциплине и их объем в зачетных единицах/часах), методические материалы по дисциплине, график учебного процесса и самостоятельной работы. Является сетевым ресурсом научной библиотеки СФУ - http://library.krasu.ru/ft/ft_lib/_umkd/141/u_program.pdf

Фотобиофизика: электронное учебное пособие рассматривает основные закономерности и механизмы действия света на биологические системы различной сложности и организации, которые лежат в основе многих фотобиологических явлений. Приведены классификация и характеристика фотофизических и фотохимических стадий основных фотобиологических процессов ( http://btn.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/141/u_course.pdf).

Фотобиофизика: методические указания по самостоятоятельной работе содержат структуру, методику, задания для самостоятельной работы, которые помогут студентам закрепить и получить новые знания по курсу этого направления биофизики (http://btn.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/141/u_sam.pdf).

Фотобиофизика. Презентационные материалы: теоретического курса «Фотобиофизика» (http://btn.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/141/presentation.ppt).

УМКД «Фотобиофизика» предназначен для студентов направления подготовки магистров 010700.68 «Физика» укрупненной группы 010000 «Физико-математические науки», а также для преподавателей, ведущих учебные занятия по дисциплине. После каждой изученной темы студенту предлагается проверить уровень усвоения пройденного теоретического материала. Для этого после каждой темы выполняют тестовые задания с помощью специальной тестовой программы UniTest по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов ИАД СФУ.

В ходе использования УМКД преподаватели корректируют текст учебного пособия, тестовые задания, презентационные материалы, тематику лекций и семинаров на основе опыта внедрения УМКД в учебный процесс, а также с учетом новых результатов, полученных в ходе выполнения проекта.

3.6. Организация студенческих конференций.

Участниками проекта дважды была организована работа секции «Биофизика» на Межвузовских региональных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных-физиков НКСФ-XXXVIII (2009 г.) и НКСФ-XXXIX (2010 г.), которые проходят в рамках Дней Физики в СФУ. В конференциях приняли участие студенты 3-5 курсов, по теме проекта было представлено всего 13 докладов, в том числе:

1. Ронжин Н.О., Харин К.А. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс) О возможности создания индикаторной тест-системы многоразового действия с использованием комплекса наноалмаз-люцифераза и полимерной матрицы (2009 г., премия НОЦ "Исследовательская кафедра биофизики" за II место).
2. Архипова А.А. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 3 курс) Распределение стабильных и радиоактивных элементов по компонентам водных растений реки Енисей (2009 г.).
3. Безруких А.Е. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 3 курс)Термостабильность и термоинактивация биферментной системы НАДН:ФМН-оксидоредуктаза- люцифераза в желатине (2009 г., грамота за I место).
4. Васюнькина Е.В. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс) Роль свободных радикалов в водных растворах в процессе воздействия Аm-241 на биолюминесцентные системы (2009 г.).
5. Кондик А.М. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 5 курс) Экспресс-способ биотестирования острой токсичности водных растворов (2009 г., грамота за III место).
6. Орлова А.В. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс) Разработка стабильного многокомпонентного иммобилизованного реагента для биолюминесцентного анализа (2009 г.).
7. Шманько Н.В. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 5 курс) Оценка токсичности воздушной среды с помощью биолюминесцентных тест-объектов (2009 г., грамота за III место).
8. Безруких А.Е. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс), Термостабильность и термоинактивация биферментной системы НАДН:ФМН-оксидоредуктаза- люцифераза в желатине (2010 г., грамота за II место).
9. Орлова А.В. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 5 курс), Разработка стабильного многокомпонентного иммобилизованного реагента для биолюминесцентного анализа (2010 г.).
10. Бука Н.С. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, магистр) Кинетика бактериальной биферментной биолюминесцентной системы в вязких средах. (2010 г.).
11. Кудряшева Г. А. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс) Влияние на биохимические реакции и взаимодействие с белками галоид-производных антрацена (2010 г.).
12. Сутормин О.С. (ИФБиБТ СФУ, кафедра биофизики, 4 курс) Влияние глицерина и сахарозы на стабильность сопряженной ферментной системы НАД(P)H:ФМН-оксидоредуктаза-люцифераза (2010 г.).
13. Тарасова А. С. (кафедра физической и неорганической химии ИЦМиМ, аспирант) Изучение влияния гуминовых веществ на общую и окислительную токсичность растворов окислителя (2010 г.).

1 – 4 июня 2010 г. в Институте Фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского Федерального университета состоялась летная школа для студентов на тему «Биотехнология – основа устойчивого развития и научно-технического прогресса общества». Программа Школы включала цикл лекций по новейшим направлениям биотехнологии, включая информацию о мировых достижения и тенденциях в области биотехнологии и результаты пионерных разработок Института биофизики СО РАН и Научно-образовательного центра «Енисей» СФУ в области биотехнологии микробных популяций и управляемого биосинтеза, биолюминесцентного микроанализа, исследованиям в области генной и тканевой инженерии, новым материалам и экологической биотехнологии.

Студенты с интересом прослушали лекции преподавателей Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ – докторов наук М.И. Гладышева, Т.Г. Воловой, П.И. Белоброва, В.С. Бондаря, Н.Н. Сущик, Л.А. Франк, Н.В. Зобовой; ведущего молекулярного генетика С.В. Марковой и зав. лабораторией ОАО «Полюс» А.В. Белого.

Удачной находкой Школа стала стендовая сессия, в которой приняли активное участие студенты кафедр биофизики, биотехнологии и медицинской биологии. Свыше 20 участников Школы сделали краткие сообщения и представили свои стендовые доклады. Лучшие работы были отмечены призами, все выступившие получили поощрительные награды.

Среди победителей – студенты, выполнявшие работы по теме настоящего проекта. Абсолютным победителем постерной сессии стал Иван Денисов (5 курс, специальность «Биохимическая физика»). Кроме того, во всех пяти номинациях стендовой сессии жюри определило призёров. В номинации «Биотехнология» награждены Тарновский Максим (3 курс, диплом 3 степени), Авсиевич Татьяна (3 курс, диплом 3 степени). В номинации «Коммерциализация» победили Зайцева Наталья (2 курс, диплом 1 степени), Шманько Надежда (стажер-исследователь, диплом 2 степени), Александрова Мария (аспирант, диплом 2 степени). В номинации «Количественная биология» награждены Шманько Надежда (стажер-исследователь, диплом 1 степени), Безруких Анна (4 курс, диплом 2 степени), Сутормин Олег (4 курс, диплом 2 степени), Архипова Валерия (4 курс, диплом 3 степени), Кудряшева Галина (4 курс, диплом 3 степени), Бука Нина (1 год магистратуры, грамота). В номинации «Биомедицина» награждены Сумарокова Мария (3 курс, диплом 1 степени), Черняев Вячеслав (3 курс, диплом 2 степени), Гребнев Ярослав (3 курс, диплом 2 степени). В Номинации «Конструирование и изобретение» победили Туманян Артур (3 курс, диплом 1 степени), Якимов Антон (3 курс, диплом 2 степени).

Студентам очень понравилось это мероприятие, и они выступили с предложением проводить студенческие научные сессии ежегодно.

28 октября 2010 г. усилиями руководителя проекта проф. В.А. Кратасюк была организована встреча студентов, магистрантов и аспирантов – участников проекта с директором французской коммерческой фирмы NovoCIB Л.А. Балакиревой. На встрече студенты сделали презентации своих работ и получили грамотную оценку специалиста о возможностях коммерциализации своих разработок. В настоящее время СФУ подписал с фирмой NovoCIB договор о сотрудничестве.

3.7. Участие студентов и молодых ученых в научных конференциях и стажировках.

Результаты исследований по теме проекта докладывались на разного уровня научных конференциях, а именно:

1). XV Всероссийская конференция студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-15, г.Томск-Кемерово, 2009 г.

• Александрова М.А., Сравнение эффектов Am-241, U-(235+238) и H-3 на биолюминесцентные системы (диплом в секции «Биофизика, медицинская физика»)
• Гагаркина Г.С., Влияние галогенидов калия на флуоресцентные характеристики ферментов бактериальной биолюминесценции
• Гульнов Д.В., Анализ влияния состава вязких сред на компоненты биолюминесцентной реакции методами флуоресцентной спектроскопии (диплом в секции «Биофизика, медицинская физика»)
• Денисов И.А., Методы имитационного моделирования ферментативной кинетики доя создания лаборатории на чипе (диплом в секции «Биофизика, медицинская физика»)
• Архипова А.В., студентка 4 курса, Изучение и сопоставление основных видов водных растений реки Енисей, произрастающих в зоне влияния Горно-химического комбината и фоновом (контрольном) районе (диплом в секции «Физика и экология»)
• Орлова А.В., Разработка биолюминесцентного метода определения тяжести заболевания онкологических больных
• Тарасова А.С., Биолюминесцентный мониторинг процессов детоксикации редокс-активных соединений гуаминовыми веществами

2). III региональная научная конференция по биологии «Современные проблемы биологии: успехи научной молодежи», Красноярск, ИФБиБТ СФУ, 2009 г.

• Шманько Н.В., Применение биолюминесцентных биотестов для анализа загрязнения воздушной среды
• Васюнькина Е.В., Роль свободных радикалов в водных растворах в процессе воздействия Am-241 на биолюминесцентные системы
• Ронжин Никита Олегович и Харин Константин Александрович, Изучение возможности создания стабильной люминесцентной тест-системы многоразового действия на основе комплекса наноалмаз-люцифераза и полимерной матрицы;

3). 73-я итоговая студенческая научно-практическая конференция с международным участием имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, посвящённая 100-летию со дня рождения академика Л.В. Киренского, Красноярск, 2009 г.

• Орлова А.В., Разработка билюминесцентного метода определения тяжести заболевания онкологических больных, ГМУ (1 место на секции «Онкология и лучевая терапия», 3 место на секции «Медицинская и биологическая физика»)

4). XVI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, 2009 г.

• Гульнов Д.В., Спектрально-люменесцентные свойства компонентов биолюминесцентной реакции бактерий в вязких средах

5). Пятая Юбилейная молодежная научно-практическая конференция «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы»  

• Александрова М.А. Сравнение эффектов Am-241, U-(235+238) и H-3 на биолюминесцентные системы

6). XIV Международная экологическая студенческая конференция (МЭСК–2009) «Экология России и сопредельных территорий» с элементами молодёжной научной школы, Новосибирск, 30 октября – 1 ноября 2009.

• Шманько Н.В. Биотестирование атмосферного воздуха с помощью биолюминесцентного иммобилизованного реагента

7). III Международный молодежный конгресс «Санкт - Петербургские научные чтения-2009» К 160-летию академика И.П.Павлова

• Кудряшева Г.А. Взаимодействие галогенированных антраценов с бычьим сывороточным альбумином

8). ХIII International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophotonics Saratov Fall Meeting – SFM’09

• Oleg S. Sutormin, poster “Effect of organic solvent on kinetic of coupled bioluminescent system” September 21 - 24, 2009, Saratov, Russia.
• Nina S. Buka, joint oral “Effect of viscosity of reaction media on kinetic parameters of coupled bioluminescent system” and poster “Effect of organic solvent on kinetic of coupled bioluminescent system” September 21 - 24, 2009, Saratov, Russia.

9). English Language Intensive Training (ELIT), организованная CRDF, 28 июня – 18 июля 2009 года, г. Ярославль

• Гульнов Д.В.
• Орлова А.В.

10). XIII Европейская конференция по спектроскопии биологических молекул 2009, «BOOK OF ABSTRACTS», Университет Палермо, Италия, 2009

• M.G. Fomina, Delayed luminescence spectroscopy of erythrosine B in the presence of bacterial bioluminescence enzymes

11) Международный симпозиум по биолюминесценции и хемилюминесценции (г.Лион, Франция), 19-22 апреля 2010 г.

• Denisov I.A., Mezhevikin V.V., Belobrov P.I. Imitation modelling concept for processing the signals of luciferase-based bioassay
• Alexandrova M., Rozhko T., Badun G., Bondareva L., Vydryakova G., Bolsunovsky A., Kudryasheva N. Effect of Tritium on Growth and Luminescence of P.Phosphoreum
• Tarasova A.S., Fedorova E.S., Kudryasheva N.S. General and oxidative toxicity of oxidizer in the presence of humic substances. Bioluminescent monitoring
• Kudryasheva N.S., Kirillova T.V., Vasyunkina E.V.>
• Belogurova N., Kudryasheva N. Fluorescence Peculiarities of Discharged Photoprotein Obelin
• Alexandrova M., Rozhko T., Kudryasheva N., Vydryakova G., Bolsunovsky A. Effect of Americium-241 on luminous bacteria
• Esimbekova E., Kondik A., Kratasyuk V. Bioluminescent module of biosensor for ecological bioassay
• Esimbekova E., Bezrukikh A., Orlova A., Kratasyuk V. Еnzyme-based bioluminescent biosensors: mechanisms of biological module stabilization
• Nemtseva E.V., Gulnov D.V., Esimbekova E.N. Kratasyuk V.A. Fluorescence of the components of bacterial bioluminescent reaction in viscous media: a model of in vivo conditions
• Nemtseva E.V., Gulnov D.V., Gerasimova M.A. Photophysical characteristics of flavinmononucleotide in viscous media
• Kudryasheva G.A., Nemtseva E.V. Effect of halogenated antracenes on bacterial bioluminescent reaction
• Belogurova N.V., Kudryasheva N.S. Fluorescence Characteristics of Discharged Photoprotein Obelin

12) XVI Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-16, г.Волгоград, 2010 г.

• Безруких А.Е., Термостабильность и термоинактивация биферментной системы НАДН:ФМН-оксидоредуктаза-люцифераза в желатине. Получен диплом за лучший доклад среди студентов младших курсов.
• Орлова А.В., Стабилизация многокомпонентного иммобилизованного реагента для биолюминецентного анализа
• Тарасова А.С., Биолюминесцентный мониторинг процессов детоксикации редокс-активных соединений гуаминовыми веществами

13) XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» Москва, 12-15 апреля 2010г.

• Васюнькина Е. В., Александрова М.А. Роль перекисных соединений при воздействии радионуклидов на биолюминесцентные системы
• Александрова М.А. Сравнение воздействия альфа- и бета-излучателей на жизнедеятельность люминесцентных бактерий
• Кудряшева Г.А. Биологический эффект галогенированных антраценов на биохимические процессы

14) X Международная научно-практическая конференция «Интеллект и наука, 28-29 апреля, г.Железногорск

• Аспирант Александрова М.А. заняла 2-е место в секции Актуальные проблемы биологии и экологии

15) XIV. International Symposium on Luminiscence Spectrometry, Прага, Чешская республика 13-16 июля 2010 г.

16) The 5th Central European Conference – Chemistry towards Biology (CtB2010), Примоштен, Хорватия, 8-111 сентября 2010 г.

• Alexandrova M.A. Effect of radionuclides on luminous bacteria.
• Kudryasheva G.A. Biological effect of halogenated anthracenes on biochemical processes

17) Международная конференция молодых ученых «Проблемы экологии» Чтения памяти профессора Михаила Михайловича Кожова, 20-25 сентября 2010, г. Иркутск.

• Александрова М.А., Бондарева Л.Г., Выдрякова Г.А., Кудряшева Н.С Исследование радиотоксичности тритий-содержащих растворов биолюминесцентным методом.
• Тарасова А.С., Кудряшева Н.С. Биолюминесцентный мониторинг детоксикации гуминовыми веществами растворов неорганического окислителя.

18) Всероссийская научная конференция с международным участием «Гуминовые вещества в биосфере». Санкт-Петербург 1-4марта 2010г.

• Тарасова А.С., Кудряшева Н.С. Изучение процессов детоксикации гуминовыми веществами растворов металлов переменной валентности на примере феррицианида калия.

Студентка 5 курса Кондик А.М. стажировалась на Байкальской биологической станции Института биологии при Иркутском государственном университете, где выполняла сравнительное исследование чувствительности разных биотестов, включая биолюминесцентные.

Кроме того, студенты и стажеры-исследователи кафедры биофизики (Безруких А.Е., Орлова А.В., Кондик А.М., Шманько Н.В.) с проектом «Разработка экспрессного биолюминесцентного метода определения интегральной токсичности воды, воздуха и почвы» участвовали в окружном этапе Российского молодежного инновационного конвента в рамках Международного молодежного инновационного форума «Интерра» г.Новосибирск, с 9 по 12 сентября 2009 г.

Аспирант А.С. Тарасова, студент 4 курса О.С. Сутормин принимали участие в конференции научно-образовательных центров программы «Фундаментальные исследования и высшее образование», прохордившей в Воронеже 22-23 апреля 2010 г.

Молодые участники проекта участвовали в работе Практикума по коммерциализации технологий (г. Владивосток 25-27 мая 2010 г.), который проходил впервые в России на базе и при содействии Дальневосточного государственного университета в рамках международной программы «Фундаментальные исследования и высшее образование» (BRHE) Американский фонд гражданских исследований и развития (АФГИР). В работе приняли участие сотрудники АФГИР из американского и российского офисов, ведущие американские эксперты в области трансфера технологий, пять топовых университететов Сибирского и Дальневосточного федеральных округов: Сибирский федеральный университет, Томский государственный университет, Новосибирский государственный университет, Иркутский государственный университет, дальневосточный госуниверситет.

В делегации от СФУ участвовали 4 участника настоящего проекта: Александрова Мария (аспирант), Зайцева Наталья (студентка 2-го курса), Кузнецов Станислав (начальник отдела ОРГиП ЦГП НИЧ) и Шманько Надежда (стажер- исследователь кафедры биофизики).

Главная задача встреч — оказание помощи и содействия базовым университетам в становлении их как преуспевающих центров развития и коммерциализации передовых технологий. Молодым российским ученым, создавшим уникальные технологии или реализовавшим научные проекты, опытные тренеры из США, специалисты в области передачи технологий, успешные предприниматели и практикующие инвесторы, помогали советами и рекомендациями, передавали опыт по созданию новых малых предприятий и инвестирования.

Трехдневная программа развития технологических возможностей включала проведение семинаров по развитию профессиональных навыков для специалистов, занимающихся передачей технологий, семинары для студентов и профессорско-преподавательского состава, а также конкурса бизнес проектов.

Участники выступали с презентацией своих проектов, по окончании тренинга, проекты были доработаны и представлены снова. Задача наших участников состояла в том, чтобы подготовить презентации по темам нашего проекта для коммерциализации. Проекты Шманько Надежды «Разработка биолюминесцентного экспресс-метода для определения интегральной токсичности почвы «LumiSoil», Александровой Марии « Разработка биолюминесцентного сенсора для определения радиотоксичности растворов», и Зайцевой Натальи «Серия развивающих продуктов для детей «Жизнь рассказывает о себе светом» были представлены на этом треннинге.

Студент кафедры биофизки О.С. Сутормин принял участие в ежегодном международном лагере в рамках международной программы «Фундаментальные исследования и высшее образование» (BRHE) Американский фонд гражданских исследований и развития (АФГИР).

Два студента кафедры биофизики Денисов Иван и Туманян Артур прошли 3-месячную стажировку в Центре геномных регуляций Университета Помпеи Фабра, где они выполняли свои исследования. Было заключено Соглашение между СФУ и Центром геномных регуляций на проведение совместных исследований.Денисов И.А. в течение стажировки производил исследование по теме «Сравнение эволюционной истории паралогов и ортологов» в лаборатории сравнительной геномики Тони Габалдона. Гены в составе генома каждого вида имеют различное происхождение. Два гомологичных гена разошедшихся в результате видообразования называют ортологами, а в результате дупликации – паралогами. Изучение характеристик этих типов генов имеет большое значение в эволюционной биологии. На основе составленной вероятностной модели возникновения дупликации показаны схожие свойства паралогов и ортологов по отношению к приобретению новой функции, создан алгоритм генерации филогенетических деревьев гена в заданном паттерне специализаций. Показано, что скорость эволюции и вероятность дупликации значительно варьируется на протяжении эволюции. На основе этого предположения построена модель возникновения дупликаций под воздействием внешних факторов. Проанализирована база данных законченных наборов филогении генов и обнаружены ряд отличий паралогичных и ортологичных генов. На основе базы данных онтологии генов проанализированы отличия паралогов и ортологов по отношению к вероятности смены компартментализации и функции белка. Установлено, что паралогичные и ортологичные гены имеют одинаковую вероятность смены функции в течении эволюции. Сделан вклад в увеличение функционала веб-интерфейса филогенетической базы данных (http://phylomdb.org).

Туманян А.Г. проходил стажировку в лаборатории эволюционной геномики Кондрашова Ф.А., где выполнил исследование по теме «Использование компенсаторных эволюционных методов в изучении болезни Паркинсона». Проанализированы 4 типа белков у 13 высших приматов на предмет компенсаторных мутаций. Найден белоки с важными компенсаторными заменами. Известно, что обезьяны Нового Света не подвержены болезни Паркинсона, тогда как обезьяны Старого Света, в том числе люди, болеют этим заболеванием. Болезнь Паркинсона возникает из-за мутаций в белке, который называется альфа-синуклеин. Функция его до сих пор не установлена, но известно, что его содержится около 1% от общего количества белков в нейронах мозга. Было высказано предположение, что некая компенсаторная замена в аминокислотной последовательности взаимодействующего с альфа-синукленином белка способна нормализовать мутантный синуклеин, и тем самым превратить взаимодействие, которое вызывает болезнь в нормальное взаимодействие двух белков. Придерживаясь этой точки зрения, был найден белок, содержавший 3 точечных мутаций, которые были наивероятнейшими на роль сайтов компенсации. Результаты исследования направлены в экспериментальную лабораторию для дальнейшего исследования.

Студентка 5-го курса А.Е. Безруких проходила стажировку на кафедре химической энзимологии химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. Работа была посвящена изучению возможностей иммобилизации АТФ-реагента на основе люциферазы светляков в желатиновый гель путём получения желатинизированного АТФ-реагента и желатиновых плёнок, содержащих АТФ-реагент, а также изучить свойства АТФ-реагента в желатине.

Эти исследования являются подготовительными для использования разработанных в проекте экспериментальных моделей для решения задач биологии и медицины.

Раздел 4 Развитие совместных научных и научно-образовательных программ и проектов с зарубежными партнерами

Одной из важных задач современной образовательной реформы в России является развитие совместных научных и научно-образовательных программ и проектов с зарубежными партнерами, научной и академической мобильности в рамках международного сотрудничества, научно-методическое обеспечение подготовки научных кадров в высшей школе и развития научно-исследовательской работы студентов и аспирантов.

В отчете представлены исследования по проекту «Моделирование процессов функционирования сопряженных ферментативных систем в клетке на примере ферментов светящихся бактерий», в рамках которого развиваются совместные научные и научно-образовательные программы и проекты с российскими и зарубежными партнерами: Университетом Флориды (США), Университетом Болоньи и Университетом Падовы (Италия), Центром геномных регуляций (Барселона, Испания), Университетом Лиона (Франция), Университетом Парижа Сад 11 (Франция), Университетом Лази и Университетом Александра Иоанна Куза (Румыния), Томским госуниверситетом, Новосибирским госуниверситетом, университетами стран Шанхайской организации сотрудничеств и др.

Главной целью международного направления развития этого проекта является попытка создать совместную магистерскую программу между СФУ и зарубежными ВУЗами. Этому посвящен проект в программу ТЕМПУС, участниками которого являются Сибирский федеральный университет, Университет Парижа Сад 11 (Франция), Университет Лази и Университет Александра Иоанна Куза (Румыния), Томский госуниверситет и Новосибирский госуниверситет. Этот проект не получил поддержки в 2010 году, но вошел в 10% лучших проектов по количеству набранных баллов. В связи с этим было принято решение переработать проект в соответствии с замечаниями экспертов и отправить его на новый конкурс до 15 февраля 2011 года. Переработка проекта проводилась в режиме электронной переписки и совместных совещаний партнеров проекта, первое из которых происходило 6 декабря в г. Томск. Участники совещания: Николя Мазек, атташе по академическому сотрудничеству посольства Франции в России, Жан Бретань, координатор проекта, Марлен Кристель, Франция, университет «Париж-11», представители администрации ТПУ, директор Российско-французского центра ТПУ Товчихо С.П., представители администрации Томской области Шульгова О.С., Нефедова Е.В., зам. начальника Департамента природопользования администрации Томской области О.И. Кобзарь, председатель торгово-промышленной палаты Томской области А.Я.Эскин, начальник отдела природного комплекса управления охраны окружающей среды и природного комплекса администрации г. Томска С.В. Аушев, зав. кафедрой ГЭГХ профессор Рихванов Л.П., представители вузов-участников проекта: ТПУ, ТГУ, НГУ, Сибирского Федерального Университета (г.Красноярск), общественных организаций города. От СФУ в совещании участвовала зам.директора Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, к.б.н. Суковатая И.Е. Программа рабочего совещания по подготовке заявки в Европейскую комиссию для участия в 4-й конкурс заявок на проекты Tempus IV включала приветственное слово атташе по академическому сотрудничеству посольства Франции в России Николя Мазек, обсуждение общей информации, целей и задач совещания, обсуждение хода работы над заявкой в программу «ТЕМПУС», обсуждение значимости проекта для решения актуальных проблем Сибирского региона, для подготовки высококвалифицированных специалистов в области окружающей среды, выступления представителей индустрии, природоохранных органов, власти, бизнеса, общественных организаций, работу в группах по совершенствованию и доработке проекта, подведение итогов совещания.

На повышение уровня знаний студентов кафедры биофизики существенно влияет международная образовательная деятельность сотрудников кафедры, приходит понимание, что они, являясь студентами СФУ, обучаются по программам мирового уровня. Примером тому является стажировка двух студентов кафедры биофизики Денисова Ивана и Туманяна Артура в Центре геномных регуляций Университета Помпеи Фабра в соответствии с Соглашением между СФУ и Центром геномных регуляций на проведение совместных исследований. Договор с Центром геномных регуляций Университета Помпеи Фабра, Барселона, Испания был продлен до 2012 года в связи со следующими обстоятельствами:

1. Срок договора между СФУ и Центром геномных регуляций Университета Помпеи Фабра (ЦГР) истек в 30 апреля 2010 года и руководство ЦРГ обратилось с просьбой о продлении договора.
2. ЦРГ зарезервировал средства в размере 2000 евро для софинансирования стажировок студентов и аспирантов СФУ в ЦГР. Предыдущая стажировка 2 студентов была оплачена из средств банка Сантандер (проживание и суточные) и ЦГР (оплата трансфера Москва –Барселона –Москва)
3. Успешность 3-хмесячных стажировок студентов кафедры биофизики Денисова Ивана и Туманяна Артура подтверждается тем, что по результатам стажировки опубликована 1 статья в высокорейтинговый журнал Nucleic Acids Research, Impact Factor 7,479 (письмо из ЦРГ и информация с сайта журнала прилагается) и подготовлена вторая статья, которая будет отправлена в ближайшее время..
4. ЦРГ, находящийся на 10 месте в рейтинге организаций по индексу цитирования их публикаций, является перспективным партнером для СФУ в области развития работ по биоинформатике, генетике, молекулярной биологии и медицины. Возможно создание совместной российско-испанской лаборатории в СФУ, возглавляемой проф. Федором Кондрашовым по программам Министерства образования РФ в области молекулярной биологии и биоинформатики.

В рамках подписанного Соглашения между Университетом Флориды и СФУ продолжается обмен информацией в области науки и образования, обсуждаются возможности совместного обучения студентов, проводится сравнительный анализ роли науки в образовании в американских и российских университетах, обсуждаются возможности дистанционного образования. Отправлена статья в журнал Luminescence по результатам совместного исследования – изучение возможности разработки биолюминесцентного датчика определения стресса у растений в замкнутых экологических системах типа климатических камер.

В качестве мероприятий, которые призваны обеспечить международное сотрудничество, следует назвать приглашение профессоров ведущих российских и зарубежных вузов для чтения лекций в СФУ, участие в программе Шанхайской организации сотрудничества (ШОС) по направлению «Экология» с магистерской программой «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора».

4.1 Разработка совместной магистерской программы кафедры биофизики СФУ Института фундаментальной биологии и биотехнологии и Департамента сельского хозяйства и биологической инженерии Университета Флориды (США)

Выполнение работ по данному проекту позволило определить, что кафедра биофизики СФУ и Департамент сельскохозяйственной и биологической инженерии Университета Флориды проводят близкие по тематике исследования в области биосенсоров и устойчивого развития и имеют схожие по учебным планам магистерские программы. Естественным и логичным продолжением этого сотрудничества является создание совместной магистратуры по разработке инновационных биоинженерных технологий, обеспечивающих устойчивое развитие.

В настоящий момент разработана концепция совместной магистратуры, а именно определено направление и способы обучения, целевые компетенции, осуществлено предварительное неформальное согласование учебных планов (списка дисциплин, аудиторной и самостоятельной нагрузки). Определен порядок согласования правил приема студентов на обучение по совместной программе, проверки успеваемости. Установлено, какие дисциплины будут преподаваться американскими партнерами, а какие силами кафедры биофизики ИФБиБТ. Обсуждаются возможные способы аккредитации. В учебном плане подготовки магистров предусмотрены дисциплины «Бионанотехнология и экологическая биология развития (интеграция представлений эпигенетики, медицины и эволюции)», «Устойчивое развитие», «Радиационная безопасность и защита», «Управление наземными экосистемами», «Управление водными экосистемами», «Экологический менеджмент» и др., при изучении которых магистранты получают необходимые навыки научной работы в области современных высоких технологий. Преподавание этих дисциплин будет осуществляться силами сотрудников кафедры биофизики ИФБиБТ СФУ.

Проделанная по данному проекту работа является первым шагом на пути создания совместной международной магистратуры. Следующие этапы – согласование и утверждение учебных планов магистратуры по устойчивому развитию между СФУ и Университетом Флориды. В данный момент сотрудничество с Университетом Флориды активно развивается.

Заключительным этапом настоящего проекта является аккредитация программы в образовательных ассоциациях. В настоящее время системы аккредитации магистерских программ в российских университетах не существует, поэтому предстоит поиск вариантов осуществления международной аккредитации и создание системы аккредитации на уровне Министерства образования и науки РФ.

Пока видится несколько путей выхода на международную аккредитацию. Первый вариант - аккредитация программы в недавно созданной Ассоциации инженерного образования России, что позволит затем получить аккредитацию в одной из американских или европейских образовательных ассоциациях. Однако, это вариант непроверенный и результаты его использования пока не ясны. Второй вариант – аккредитация напрямую в американской ассоциации, в которой аккредитована магистерская программа Департамента сельскохозяйственной и биологической инженерии Университета Флориды. Этот вариант представляется нам наиболее вероятным по нескольким причинам: 1). В случае если удастся согласовать магистерскую программу с Департаментом сельскохозяйственной и биологической инженерии Университета Флориды, за международную аккредитацию возьмется сам Департамент Университета Флориды, имеющий опыт в этом вопросе. 2). Сроки аккредитации явно сократятся благодаря тому, что исключится лишнее звено, а именно российский посредник. В настоящее время, по-видимому, стоит попробовать оба варианта.

Использование мирового опыта создания систем гарантий качества высшего образования через общественную аккредитацию образовательных программ и опора на традиции российской системы подготовки специалистов будет способствовать развитию российского высшего образования и укрепит его престиж в России и за рубежом. Разработка программы и учебных планов совместной с Университетом Флориды магистратуры, а также последующее претворение в жизнь такой магистратуры не только будет способствовать развитию инновационных технологий в области устойчивого развития, но и будут способствовать развитию межкультурного понимания и продвижению СФУ на мировой рынок образовательных услуг.

4.2 Участие в образовательном проекте Университета Шанхайской организации сотрудничества

Для участия в Шанхайской организации сотрудничества был объявлен открытый конкурс среди университетов России и вузов других стран Шанхайской организации сотрудничества. Сибирский федеральный университет принял участие в конкурсе по направлению «Экология» и стал одним из его победителей. В числе победивших магистерских программ – программа авторов настоящего отчета «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора».

Магистерская программа «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора» является одной из магистерских программ, открытых по направлению «Физика» в 2008 году, когда и был осуществлен первый набор на эту программу. Основанием для открытия программы служил многолетний опыт подготовки специалистов сначала в рамках специальности «Физика», специализации «Физическая экология» в области радиоэкологии, а с 2002 года в рамках новой специальности «Биохимическая физика» (квалификация «Физик»), специализации «Физическая биоэкология». Ранее с 1997года подготовка магистров по этому направлению осуществлялась в рамках магистерской программы «Биофизика». С 1997 года открыта подготовка бакалавров по направлению «Физика», спецализация «Биофизика». Для подготовки специалистов в области радиоэкологии в 2000 году был открыт филиал кафедры биофизикив ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае». На кафедре биофизики с самого ее основания функционирует аспирантура по специальности «Биофизика», в которую могут поступить выпускники магистратуры «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора». Программы дополнительного профессионального образования включают подготовку по дополнительным квалификациям «Переводчик в профессиональной сфере» и «Преподаватель высшей школы»

По тематике программы «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора» в настоящее время выполняется 5 проектов на общую сумму поддержки 4 млн руб. в год. К реализации проектов привлекаются студенты (бакалавры, магистранты и специалисты) и аспиранты. Планы по развитию научно-исследовательской деятельности включают участие в международных и национальных конкурсах. Научно-исследовательская инфраструктура обновляется постоянно. С целью материального обеспечения учебно-научного процесса по программе за последние два года приобретено оборудования на сумму 0.5 млн. долларов США.

С открытием магистерской программы «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора», связанной с профессиональной подготовкой и переподготовкой специалистов госсанэпиднадзора и экологических служб, появились новые направления исследований - новое поколение биосенсоров для экологии и медицины, нанобиотехнологии, биофизика и биохимия биолюминесценции, радиоэкология, биофизика сложных систем, биофизика наземных и водных экосистем, био- и нейрокомпьютеры, замкнутые экологические экосистемы и математическое моделирование в биологии. Кроме того идут исследования по темам магистерских диссертаций: «Сравнительный анализ качества воды источников питьевого водоснабжения Красноярского края по радиационным показателям», «Влияние влажности грунта с дневной поверхности на выход радона: основы контроля», «Оценка интенсивности электромагнитных полей, воздействующих на современного человека в быту и на работе», «Исследование структуры индивидуальных доз персонала Красноярского края методом термолюминесцентной дозиметрии», «Источники и дозы облучения населения Красноярского края: основы контроля и надзора», «Определение тороновой составляющей при оценке степени радиоопасности территорий застройки г. Красноярска», «Определение шумовых характеристик транспортных потоков и оценка влияния шума на человека в г. Красноярске», «Вариации мощности дозы в домах с аномальным содержанием радона в воздухе», «Изучение радиационной обстановки урочища «Остров Городской» г. Енисейск».

Для успешной реализации магистерской программы осуществляется специальная Программа развития профессорско-преподавательского состава в целях обеспечения международного уровня образовательной деятельности по выбранному направлению подготовки Университета ШОС. В 2009 году руководитель настоящего проекта приняла участие в работе Международной конференции «Университет ШОС - состояние и пути развития», а также курсах повышения квалификации сотрудников головных (базовых) вузов Университета ШОС (26-27 октября 2009 г., г. Москва) и целой серии совещаний по разработке учебных планов и координации усилий по приему студентов этой магистерской программы.

В СФУ создана рабочая группа по развитию этой программы, в которую вошли участники настоящего проекта. В задачи этой группы в 2010 году входило установление контактов с партнерами-университетами из Китая и других стран ШОС, прием абитуриентов из разных стран на новую магистерскую программу Университета ШОС по направлению «Экология», что совпадало с планом работ по настоящему проекту на 2010 год.

Участниками настоящего проекта были разработаны новые программы учебных курсов «История и методология экологии и природопользования», «Иностранный язык», «Нанотехнологии в экологии». Учебная программа магистерской программы была одобрена Ученым советом СФУ и был осуществлен первый прием абитуриентов на эту программу в 2010 году.

Результаты развития программы обсуждались на Совещании министров образования Университетов ШОС, организованном в Новосибирске в октябре 2010 года в рамках Инновационного форума «Интерра -2010» и на совещании по направлению «Экология», в котором участвовали представители 5 университетов Китая, министерств образования Киргизстана, Казахстана и других стран ШОС.

4.3 Приглашение профессоров ведущих российских и зарубежных вузов в СФУ

С целью развития российских и международных внешних связей в области науки и образования по теме проекта в 2009 году были для чтения лекция и проведения семинаров были приглашены следующие профессора:

1.Болдырев Александр Александрович, профессор кафедры биохимии МБЦ, МГУ, 15 - 18 апреля 2009

2.Васифа Хасирци и Незрин Хасирци, Средневосточный Технологический Университет (г. Анкара, Турция), 28 апреля – 2 мая 2009 г. Курс лекций был посвящен биомедицинским материалам в биотехнологии.

3. Полищук Л.В., д.б.н., профессор (МГУ, Москва), 5-9 октября 2009 г. Курс лекций «Современная экология: концепции, инструменты, словарь» разработан на основании современных представлений об экологической дисциплине, а также на базе наиболее цитируемых научных статей в рамках концепции общей экологии, в том числе на статьях автора.

4. Нетесов Сергей Викторович, доктор биологических наук, профессор члена-корреспондент РАН, проректор по научной работе «Новосибирского государственного университета», 23-28 ноября 2009 г. В курсе лекций рассмотрены основные проблемы вирусологии.

Лекции посещались не только студентами ИФБиБТ СФУ, для которых они были предназначены прежде всего, все лекции были открыты для всего академического сообщества СФУ и других вузов г.Красноярска. К большинству лекций проявили интерес также магистранты, аспиранты и преподаватели СФУ, студенты и преподаватели КрасГМУ им.Войно-Ясенецкого.

Все лекционные материалы в электронном виде доступны для студентов Института фундаментальной биологии и биотехнологии.

4.4 Создание Молодежной Международной Открытой Лаборатории Перспективных Исследований и Технологий (МОЛПИТ)

Новым в инновационной инфраструктуре было создание и развитие Молодежной Международной Открытой Лаборатории Перспективных Исследований и Технологий (МОЛПИТ), где сконцентрированы силы молодых ученых и студентов на развитии биолюминесцентных методов и биосенсоров для экологического и медицинского мониторинга.

Создание лаборатории направлено на повышение качества образовательного процесса, так как молодым исследователям предоставляется возможность совершенствовать свой интеллектуальный уровень в процессе научной деятельности при выполнении курсовых, дипломных, магистерских и аспирантских работ. Лаборатория обеспечивает поддержку научных и научно-технических проектов студентов, аспирантов и молодых ученых, направленных на вовлечение молодежи в научную деятельность, поддержку творческой и образовательной активности молодежи, генерацию, выявление и защиту объектов интеллектуальной собственности.

Целью МОЛПИТа является вовлечение молодежи в научную и инновационную деятельность в области экологического и медицинского мониторинга, разработки и созданию биолюминесцентных биосенсоров. Сотрудники лаборатории не только проводят самостоятельные научные исследования, но и оказывают услуги сотрудникам СФУ и других организаций Красноярска и Красноярского края по использованию современного оборудования, имеющегося в СФУ и в Институте фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ. Реальной продуктом коммерческой активности МОЛПИТа в будущем будет производство реагентов для биолюминесцентных методов биотестирования токсичности окружающей среды, оказание услуг по проведению биотестирования, разработка и сертификация новых методов экологического мониторинга и пр.

Идея создания Молодежной Международной Открытой Лаборатории Перспективных Исследований и Технологий (МОЛПИТ), представляющей из себя открытую международную учебно-исследовательскую лабораторию по физике, химии и биологии наносистем, была оформлена в виде проекта и выиграла Конкурс молодежных проектов по заказу Сибирского федерального университета.

Основной продукт МОЛПИТ – создание модели цивилизованного рынка интеллектуальной собственности в России, реестра новых технологий и проектных групп, готовящих «нано» производства, которые обеспечат прибавочную стоимость наукоёмкой продукции Сибирского федерального округа на российском и мировом рынках.

Подготовка МОЛПИТ для взаимодействия с основным стратегическим партнером мирового класса – компанией НТ-МДТ, совместно с которым мы планируем начать проектирование, ОКР и выпуск биосенсоров.

Организация работы МОЛПИТ основана на следующих принципах:

1. Работу лаборатории возглавляет научный руководитель;
2. Техническое руководство осуществляется исполнительным директором;
3. Сотрудниками МОЛПИТ является инициативная группа студентов и молодых ученых;
4. МОЛПИТ подразделяется на отделы и группы, занимающиеся конкретными проектными задачами, как то: отдел нанокомпозитов, группа молекулярное зодчество, отдел разработки биосенсоров, группа биолюминесценции и т.д. В процессе работы МОЛПИТ возможно образование новых и закрытие неэффектривных групп и отделов;
5. Существуют вакансии для студентов, магистрантов, аспирантов СФУ, которые могут включиться в работу существующих отделов МОЛПИТ либо образовать свою линию работы в лаборатории. При этом возможна смена научной тематики или выход из состава лаборатории на определенных этапах работы, что позволит молодому исследователю найти свою нишу и применение своим способностям.
6. При лаборатории будет организовано учебное производство на примере создания биолюминесцентных биосенсоров, как на одной из проработанных к настоящему времени коммерческих идей;

Суть нашего организационного подхода проиллюстрируем на одном из конкретных примеров потенциального нано-производства биосенсоров.

В настоящее время существует острая необходимость в недорогих, чувствительных и точных биодетекторах для экологического мониторинга и медицинской диагностики. Методы биотестирования, основанные на реакции биолюминесцентного свечения, обладают рядом свойств, удовлетворяющих жестким требованиям, предъявляемым к биотестам претендующих на включение в экспертную систему.: 1) доступность, простота культивирования тест-объектов, 2) возможность четкой регистрации эффектов, 3) простота техники выполнения биотеста, 4) экспрессность, 5) точность, воспроизводимость и достоверность результатов, 6) достаточно высокая чувствительность, 7) экономичность,

Для разработки биолюминесцентных датчиков в 2007 году была создана Молодежная инновационная лаборатория при поддержке инновационного гранта СФУ №14 «Биосенсоры для обнаружения токсичности в биологических системах». В ходе работы по гранту подготовлен обзор литературы, проведена классификация методов, анализ преимуществ и недостатков существующих методов, обоснованы принципы разработки новых биолюминесцентных методов, проведены патентные исследования, в результате чего были выявлены и обоснованы направления научных исследований для коммерциализации.

7. Научными консультантами являются научные руководители курсовых, дипломных, магистерских работ сотрудников МОЛПИТ. Кроме того, в качестве научных консультантов могут привлекаться специалисты других областей (химики, юристы, экономисты и т.д.)
8. Приборной базой для проведения исследований в МОЛПИТ является новейшее оборудование, закупленное в СФУ;
9. Обсуждение научных исследований, достижений и результатов работ будет проводиться на еженедельном семинаре по биохимической физике.

Создан портал для взаимодействия участников. На нем публикуются результаты работы и актуальная информация (рис. 4.1). Портал размещен на сервере, установленном в лаборатории кафедры физико-химической биологии и независим от работы основных серверов СФУ. Для работы сервера выделен IP адрес из пространства адресов СФУ (192.218.137.75). Для комфортного доступа к сайту приобретено доменное имя второго уровня molpit.ru.

Рисунок 4.1 - Сайт МОЛПИТ на выделенном сервере (http://molpit.ru).

Разработан логотип молодежной лаборатории. Ссылка на портал МОЛПИТ размещена на сайте Института фундаментальной биологии и биотехнологии.

Развитие идей МОЛПИТ и научные разработки ее участников привлекли внимание инвесторов. Для создания на базе этих разработок коммерчески значимых продуктов и продвижения их на рынок был организован консорциум, в состав которого вошли МОЛПИТ, НПО ООО « Прикладные биосистемы», вновь организованная компания ООО «Биотек», Разработан бизнес-план производства реагентов для биолюминесцентного анализа, оценена коммерческая значимость направлений использования биолюминесцентного биотестирования в экологическом мониторинге, пищевой промышленности, медицине, ветеринарии и образовании. Получено положительное решение по заявкам на патенты РФ № 2009110636 от 23.03.2009. (Кратасюк В.А., Есимбекова Е.Н. Биолюминесцентный биомодуль и способ его приготовления.) и № 2009113656 от 10.04.2009 (Кратасюк В.А., Есимбекова Е.Н. Экспресс-способ биотестирования природных, сточных вод и водных растворов), Технические условия ТУ 2639-001-93879568-2009 на продукцию «Реагент «Энзимолюм», рег. № 003534, Свидетельство об аттестации методики (метода) измерений №224.0137/01.00258/2010 «Методика измерения интенсивности биолюминесценции с использованием реагента «Энзимолюм» для определения токсичности проб питьевых, природных, сточных и очищенных сточных вод» от 12.10 2010г. Эти шаги подготовливают коммерческий продукт –Биолюминесцентную лабораторию для экологического мониторинга. До сих пор нерешенной задачей является создание портативного прибора –биолюминометра и внесение его в госреестр как средство измерения.

4.5. Перспектива развития международной деятельности в области науки и образования по теме проекта

Участники проекта регулярно стажируются в международных научных организациях и участвуют в международных научных конференциях. За последние три года большинство преподавателей прошло стажировки в разных странах: Университете Флориды (США), Университете Болоньи (Италия), фирме «Карл Цейс» (Германия), и др., а также приняли участие в работе международных научных конференций в Китае, Канаде, США, Италии, Франции и др. странах.

В 2009 году руководитель проекта проф. В.А.Кратасюк и исполнитель проекта доцент Есимбекова Е.Н. по приглашению руководителя научной группы эволюционной геномики Федора Кондрашова посетили Центр геномной регуляции (ЦГР) Университета Помпеи Фабра (Барселона, Испания). Во время визита были обсуждены возможности сотрудничества в рамках магистерских программ и других образовательных программ между ЦГР и Сибирским федеральным университетом, проведения исследований в рамках программ обмена студентами и аспирантами между ЦГР и СФУ. Были обсуждены некоторые совместные исследовательские идеи для будущих научных проектов, технологии работы на приборах Центра коллективного пользования оборудования. В результате визита подготовлен договор между СФУ и Университетом Помпеи Фабра о международном сотрудничестве в области науки и образования, в рамках которого 2 студента СФУ (Иван Денисов и Артур Туманян) стажировались в Центре геномных регуляций по теме проекта.

В 2010 году группа исполнителей проекта, состоящая из Кратасюк В.А., Есимбековой Е.Н., Гусева С.М., Суковатой И.Е., Суковатого А.Г., Максимовой О.С., Гульнова Д.В. посетили г. Лион (Франция), Университет Лиона и Компанию «НовоСИБ» для обсуждения возможности совместных исследований в области биолюминесценции и биолюминесцентного анализа. Президент фирмы «НовоСиб» с ответным визитом приезжала в Красноярск для обсуждения возможности применения существующих в Красноярске методов для разработки новых методов определения свежести продуктов. Было заключено Соглашение о сотрудничестве между фирмой «НовоСИБ» и СФУ.

4.5.1 Список конференций, на которых представлены результаты, полученные по теме проекта

1. 10-ая Международная конференция по тенденциям развития нанотехнологий, сентябрь 7-11, 2009 (10th Trends in Nanotechnology International Conference «TNT2009» 13-16 September 2009, Barselona, Spain). От СФУ по теме проекта был представлен доклад: I.A. Denisov, P.I. Belobrov, S.S. Tsegelnik, K.A. Shaikhutdinov, D.A. Znak, D.A. Balaev, O.A. Bayukov, S.B. Korchagina, E.A. Petrakovskaya, D.A. Velikanov, N.V. Volkov, S.K. Gordeev. “Magnetization of diamond-graphene flakes composites” URL: http://www.tntconf.org/2009/Abstracts/Posters/TNT2009_Belobrov.pdf

2. 14 Европейский конгресс по биотехнологии, сентябрь 13-16, 2009 (14th European Congress on Biotechnology, 13-16 September 2009, Barselona, Spain). По теме проекта было представлено два доклада: E. Esimbekova «Bioluminescence based biomodule for ecological environmental monitoring», V. Kratasyuk, «The gel modeling for the functioning of enzymes inside the luminous bacteria cell».

3. 10-ая Международная научно-практическая конференции "Современные информационные и электронные технологии 2009 «СИЭТ-2009». По теме проекта был представлен пленарный доклад: П.И. Белобров Новые материалы для электроники на основе алмазной и графеновой фаз. Пленарный доклад был удостоен Диплома за высокий научный уровень представленной работы.

4. Международная конференция «Нанобиофизика: Фундаментальные и прикладные аспекты», 5-8 октября, 2009, Харьков, Украина (International conference «Nanobiophysics: Fundamental and Applied Aspects» (NBP-2009), October 5-8, 2009, Kharkov, Ukrain). Представлен доклад: П.И. Белобров «Теоретические модели самоорганизации наночастиц».

5. 10-ая Международная конференция по молекулярной спектроскопии, 6-10 сентября 2009, Краков, Польша. (Xth International Conference on Molecular Spectroscopy, Poland, Krakw – Biaka Tatrzaska). Представлен доклад: Н. Кудряшева «Components in coelenterate bioluminescence and in photoluminescence of Ca2+-discharged photoproteins».

6. 12-ая Европейская конференция по спектроскопии биологических молекул, 30 августа-3 сентября 2009, Палермо, Италия. (XIIth European Conference on Spectroscopy of Biological Molecules, Palermo, Italy). Представлены доклады: Н. Белогурова «Activity of upper electron-excited states in coelenterate bioluminescence», Н.С. Кудряшева «Spectral components of bioluminescence of photoproteins and photoluminescence of Ca-discharged photoproteins»

7. Международная конференция «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Сыктывкар, 2009. Представлен доклад: Н.С.Кудряшева Закономерности влияния альфа- и бета- излучающих радионуклидов на биологические тестовые системы. Международная конференция «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды».

8. XI Международная научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии» «СИЭТ-2010», 24 - 28 мая 2010, Одесса, Украина. Представлен доклад: П.И. Белобров «Люциферазные биосенсоры для экологического мониторинга».

8. 16-ый Международный симпозиум по биолюминесценции и хемилюминесценции, 19-23 апреля 2010, г. Лион, Франция. (16th International Symposium on Bioluminescence & Chemiluminescence, 19-23 April 2010, Lyon, France). Представлены доклады: V. Kratasyuk «Models of enzymes’ functioning inside the luminous bacteria: new approach», E. Esimbekova «Bioluminescent module of biosensor for ecological bioassay» и «Еnzyme-based bioluminescent biosensors: mechanisms of biological module stabilization», I. Sykovataya «Effect of pH of reaction media on kinetic parameters of coupled enzyme system» NADH:FMN-oxidoreductase-luciferase in solvents of increased viscosity» и «A comparative kinetic study of bioluminescence reaction of luciferases from Ph. leiognathi and V. harveyi in solvents changed the dielectric permittivity».

9. 5-ая Международная конференция «Химия в биологии», 8-11 сентября 2010, г. Примоштен, Хорватия (V-th Europein Conference – Chemistry towards Biology, Primoshten, Croatia, Sept. 2010). Представлены доклады: N. Kudryasheva «Physico-Chemical >

10. 30-ый Европейский конгресс по молекулярной спектроскопии, 28 августа - 5 сентября 2010, г. Флоренция, Италия. (30th European Congress of Molecular Spectroscopy, 30 August – 3 September 2010, Florence, Italy). Представлен доклад: E. Nemtseva «Fluorescent spectroscopy of the components of bacterial bioluminescent system in viscous media»

4.5.2 Список публикаций по теме проекта

По теме проекта в 2009-2010 гг. опубликовано:

1. Есимбекова Е.Н., Торгашина И.Г., Кратасюк В.А.Сравнение иммобилизованной и растворимой биферментной системы НАДН:ФМН-оксидоредуктаза-люцифераза // Биохимия, 2009. Т. 74, Вып. 6. С.853-859.
2. Vetrova Elena V., Kudryasheva Nadezhda S., Cheng Kwan H. Effect of quinone on the fluorescence decay dynamics of endogenous flavin bound to bacterial luciferase // Biophys.Chem, 2009. V.141, N 1. P.59-65.
3. Belogurova N.V., Kudryasheva N.S., Alieva R.R. Activity of upper electron-excited states in bioluminescence of coelenterates. // Journal of Molecular Structure 2009, Vol. 924–926 p.148–152.
4. Belogurova N., Kudryasheva N. Discharged Photoprotein Obelin: Fluorescence Peculiarities. // J.Photochem.Photobiol.B, 2010. V.101. Р. 103–108.
5. Александрова М. А.,. Рожко Т. В, Бадун Г.
   А., Бондарева Л. Г., Выдрякова Г. А. , Кудряшева Н. С. Влияние трития на люминесцентные бактерии. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010, N5. Принята в печать.
6. Rozhko T.V., Bondareva L.G., Mogilnaya O.A., Vydryakova G.A., Bolsunovsky A.Ya., Stom D.I., Kudryasheva N.S. Detoxification of AM-241 solutions by humic substances. bioluminescent monitoring // Anal. Bioanal. Chem. 2011. Vol. 399(3). Accepted.
7. Tarasova A.S., Stom D.I., Kudryasheva N.S. Bioluminescent toxicity monitoring of oxidizer solutions. Effect of humic substances // Environmental Toxicology and Chemistry. 2011. Accepted.
8. Kratasyuk V., Esimbekova E., Correll M., Bucklin R. Bioluminescent enzyme assay for the indication of plant stress in enclosed life support systems // Luminescence. 2011. Accepted.
9. Володина Д.Н., Дектерев М.Л., Захарьин К.Н., Преснякова Г.О., Сарафанов А.В., Суковатый А.Г. Технологические и организационные аспекты разработки и внедрения в учебный процесс инновационных учебно-методических комплексов // Открытое образование: научн.-практ. журн. – М., 2010. – № 2. С.14 – 23.
10. Володина Д.Н., Сарафанов А.В., Суковатый А.Г. Методические и технологические аспекты разработки мультимедийных электронных образовательных ресурсов // Информационно-управляющие системы: научн.-практ. журн. – СПб.
11. Дектерев М.Л., Комаров В.А., Сарафанов А.В., Суковатая И.Е., Суковатый А.Г., Худоногов Д.Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010613017. Управление учебно-исследовательским аппаратно-программным комплексом аудиометрии на базе персонального компьютера / М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), 2010.
12. Esimbekova E., Kondik A., Kratasyuk V. «Bioluminescence based biomodule for ecological environmental monitoring». // New Biotechnology Journal. Abstracts of the 14th European Congress on Biotechnology, Barcelona, Spain 13–16 September, 2009. V. 25, Supplement 1, P. S202.
13. Kudryasheva N.S., Aleksandrova M.A., Rozhko T.V. Regularities of influence of alpha- and beta-radionuclides on bacterial assay systems. // Материалы международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Сыктывкар, 2009. ISBN 978-5-89606-391-9. с. 333-335.
14. Рожко Т.В., Кудряшева Н.С., Бондарева Л.Г., Кузнецов А.М., Выдрякова Г.А. Влияние растворов Ам-241 на биолюминесцентные тестовые системы различной сложности. // Материалы международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Сыктывкар, 2009. ISBN 978-5-89606-391-9. с. 97-100.
15. Александрова М.А., Бадун Г.А., Бондарева Л.Г., Выдрякова Г.А., Кудряшева Н.С. Воздействие тритий-содержащих соединений на рост и свечение морских бактерий. // Материалы международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Сыктывкар, 2009. ISBN 978-5-89606-391-9. с. 303-305.
16. Александрова М.А., Бадун Г.А., Бондарева Л.Г., Выдрякова Г.А., Кудряшева Н.С., Рожко Т.В. Изучение влияния тритий содержащих соединений на люминесцентные бактерии Photobacterium Phosphoreum. // Тезисы докладов Пятой молодежной научно-практической конференции «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы», Озерск, 2009. ISBN 978-5-903159-19-2. РИЦ ВРБ ФГУП «ПО «Маяк», с.104.
17. Александрова М.А., Бадун Г.А., Бондарева Л.Г., Выдрякова Г.А., Кудряшева Н.С. Воздействие трития на люминесцентные бактерии. // Тезисы докладов Шестой Российской конференции по радиохимии. «Радиохимия-2009», Москва, 2009. ISBN 978-5-903159-26-0. с. 336.
18. Kudryasheva N., Belogurova N. Spectral components in coelenterate bioluminescence and in photoluminescence of Сa2+-discharged photoproteins. // Materials of Xth International Conference on Molecular Spectroscopy, Poland, Krakw – Biaka Tatrzaska, 6–10 September 2009.
19. Kudryasheva N., Belogurova N. Spectral components of bioluminescence of photoproteins and photoluminescence of Ca-discharged photoproteins. // Materials of XIIth European Conference on Spectroscopy of Biological Molecules, Palermo, Italy, 30 August -3 September 2009.
20. Belogurova N., Kudryasheva N. Activity of upper electron-excited states in coelenterate bioluminescence. // Materials of XIIth Europein Conference on Spectroscopy of Biological Molecules, Palermo, Italy, 30 August -3 September 2009.
21. Гульнов Д.В., Немцева Е.В. Спектрально-люминесцентные свойства компонентов биолюминесцентной реакции бактерий в вязких средах. // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: МАКС Пресс, 2009. ISBN 978-5-317-02774-2.
22. NV Belogurova, NS Kudryasheva. Fluorescence Characteristics of Discharged Photoprotein Obelin. // Luminescence, 2010, V.25, N2, P.135.
23. M. Alexandrova, T. Rozhko, G.Badun, L.Bondareva, G.Vydryakova, A.Bolsunovsky, N.Kudryasheva. Effect of Tritium on Growth and Luminescence of P.Phosphoreum. // Luminescence, 2010, V.25, N2, P.125-126.
24. Tarasova AS, Fedorova ES, Kudryasheva NS. General and oxidative toxicity of oxidizer in the presence of humic substances. Bioluminescent monitoring. // Luminescence, 2010, V.25, N2, P.136-137.
25. Kudryasheva NS, Kirillova TV, Vasyunkina EV. >
26. N. Belogurova, N. Kudryasheva. Fluorescence Percularities of Discharged Photoprotein Obelin. // Luminescence, 2010, V.25, N3, P.242-243.
27. M. Alexandrova, T. Rozhko, N.Kudryasheva, G.Vydryakova, A.Bolsunovsky. Effect of Americium-241 on luminous bacteria. // Luminescence, 2010, V.25, N3, P.241-242.
28. T.Kirillova, M.Gerasimova, N.Kudryasheva. Effect of halogenated fluorescent compounds on bioluminescent reactions. // Luminescence, 2010, V.25, N3, P.265-266.
29. T. Rozhko, G.Vydryakova, A.Kuznetsov, L.Bondareva, A.Bolsunovsky, N.Kudryasheva. Comparison of bioluminescent assay systems for monitoring radioactive toxicity. // Luminescence, 2010, V.25, N3, P.267-268.
30. Kratasyuk V., Esimbekova E., Nemtseva E., Sviderskaya I., Sukovataya I. Models of enzymes’ functioning inside the luminous bacteria: new approach // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p. 196-197.
31. Esimbekova E., Anna Kondik, Kratasyuk V. Bioluminescent module of biosensor for ecological bioassay // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.194-195.
32. Esimbekova E., Bezrukikh A., Orlova A., Kratasyuk V. Еnzyme-based bioluminescent biosensors: mechanisms of biological module stabilization // V.25 N 2, 2010, p.195-196.
33. Nemtseva E.V., Gulnov D.V., Esimbekova E.N. Kratasyuk V.A. Fluorescence of the components of bacterial bioluminescent reaction in viscous media: a model of in vivo conditions // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.193.
34. Nemtseva E.V., Gulnov D.V., Gerasimova M.A. «Photophysical characteristics of flavinmononucleotide in viscous media»// Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.191-192.
35. Kudryasheva G.A., Nemtseva E.V. «Effect of halogenated antracenes on bacterial bioluminescent reaction»// Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.197-198.
36. Sykovataya I.E.,. Kratasyuk V.A., Buka N.S. Effect of pH of reaction media on kinetic parameters of coupled enzyme system» NADH:FMN-oxidoreductase-luciferase in solvents of increased viscosity // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.188-189.
37. Sykovataya I.E., Kratasyuk V.A., Buka N.S. A comparative kinetic study of bioluminescence reaction of luciferases from Ph. leiognathi and V. harveyi in solvents changed the dielectric permittivity // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.189-190.
38. Denisov I.A., Mezhevikin V.V., Belobrov P.I. Imitation modelling concept for processing the signals of luciferase-based bioassay // Luminescence, V.25 N 2, 2010, p.193-194.
39. Белобров П.И., Денисов И.А., Туманян А.Г., Есимбекова Е.Н.,  Мешайкина Л.В., Якимов А.С., Кратасюк В.А. Люциферазные биосенсоры для экологического мониторинга // XI Международная научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии» «СИЭТ-2010», 24 - 28 мая 2010, Одесса, Украина // http://www.tkea.com.ua/siet/prog.pdf
40. Belogurova N., Kudryasheva N. Discharged Photoprotein Obelin: Fluorescence Peculiarities // Abstract of The 5-th Europein Conference «Chemistry towards Biology», Primoshten, Croatia, 8 – 11 September 2010. P. 65.
41. Alexandrova M., Badun G., Vydryakova G., Kudryasheva N. Effect of radionuclides on luminous bacteria // Abstract of The 5-th Europein Conference «Chemistry towards Biology», Primoshten, Croatia, 8 – 11 September 2010. P. 60.
42. Kudryasheva N. Physico-Chemical Classification of Toxic Effects on Bioassay systems // Abstract of The 5-th Europein Conference «Chemistry towards Biology», Primoshten, Croatia, 8 – 11 September 2010. P. 42.
43. Kudryasheva G., Nemtseva E. Biological effect of halogenated anthracences on biochemical processes // Abstract of The 5-th Europein Conference «Chemistry towards Biology», Primoshten, Croatia, 8 – 11 September 2010. P. 99.
44. Nemtseva E.V., Gulnov D. V., Gerasimova M. A., Kratasyuk V.A. Fluorescent spectroscopy of the components of bacterial bioluminescent system in viscous media // Abstracts of the 30th European Congress of Molecular Spectroscopy, Florence, Italy, 30 August – 3 September 2010. P. 76.
45. Belobrov P.I., Denisov I.A., Tumanyan A.G., Esimbekova E.N., Meshajkina L.V., Yakimov A.S., Kratasyuk V.A. Luciferase-Based Biobarcode Amplification Assay // Proceedings of the 10th International Conference TCSET'2010 «Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science»,. 23 - 27 February 2010, Lviv-Slavske, Ukraine. P. 372.
46. Тарасова А.С., Кудряшева Н.С. Биолюминесцентный мониторинг детоксикации гуминовыми веществами растворов неорганического окислителя. Тезисы докладов Международной научной конференции «Проблемы экологии» (Иркутск, 20-25 сентября 2010 г.) – Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010. с. 472.
47. Тарасова А.С., Кудряшева Н.С. Изучение процессов детоксикации гуминовыми веществами растворов металлов переменной валентности на примере феррицианида калия. Труды всероссийской научной конференции с международным участием «Гуминовые вещества в биосфере». Санкт-Петербург 1-4марта 2010г. Издательский дом С.-Петербургского гос.ун-та, 2010. ISBN 978-5-288-05010-7. с. 350-355.
48. Alexandrova MA, Badun GA, Vydryakova GA, Kudryasheva NS. Effect of radionuclides on luminous bacteria. Book of abstracts of the 5th Central European Conference- Chemistry towards Biology, ISBN-130978-953-6690-83-1. p. 60.
49. Александрова М.А., Бондарева Л.Г., Выдрякова Г.А., Кудряшева Н.С Исследование радиотоксичности тритий-содержащих растворов биолюминесцентным методом. Тезисы докладов Международной научной конференции и Международной школы для молодых ученых, Иркутск 2010г., ISBN 978-5-9624-0452-3, с.370.

В рамках проекта получен 1 патент и принято положительное решение о выдаче 3-х патентов:

1. Патент РФ № 2376380, от 20.12.2009. Кудряшева Н.С., Федорова Е.С. Биолюминесцентный способ определения антиоксидантной активности гуминовых веществ. Заявка №2007124565, приоритет от 29.06.2007.
2. Положительное решение о выдаче патента: Кудряшева Н.С., Белогурова Н.В. Флуоресцентный способ определения концентрации кальция. Заявка на патент РФ, рег.№2009130133/13, приоритет от 05.08.2009.
3. Положительное решение о выдаче патента: Кратасюк В.А., Есимбекова Е.Н. Биолюминесцентный биомодуль и способ его приготовления. Заявка на патент РФ, рег. № 2009110636, приоритет от 23.03.2009.
4. Положительное решение о выдаче патента: Кратасюк В.А., Есимбекова Е.Н. Экспресс-способ биотестирования природных, сточных вод и водных растворов. Заявка на патент РФ, рег. № 2009113656, приоритет от 10.04.2009.

Подготовлена и аттестована в Федеральном государственном унитарном предприятии «Уральский научно-исследовательский институт метрологии» «Методика измерений интенсивности биолюминесценции с использованием реагента «Энзимолюм» для определения токсичности проб питьевых, природных, сточных и очищенных сточных вод» Свидетельство об аттестации № 224.0137/01.00258/2010. Зарегистрированы технические условия получения реагента «Энзимолюм» (ТУ 2639-001-93879568-2009 «Реагент «Энзимолюм», зарегистрированы 25.12.2009 за № 003534).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Заявленная программа работы за отчетный период успешно выполнена. Практически все ожидаемые научные и научно-технические результаты и результаты реализации итогов проекта в образовании превышены.

За отчетный период получены следующие новые результаты:

• Для решения фундаментальной задачи понимания механизмов сопряжения и функционирования ферментативных метаболических цепей в клетке созданы 4 прототипа экспериментальных моделей (ЭМсахароза, ЭМглицерин ЭМкрахмал ЭМжелатин), в которых реконструирована цепь сопряжения двух ферментов светящихся бактерий (люциферазы и НАДН:ФМН-оксидоредуктазы) в растворах повышенной вязкости (сахарозы и глицерина), а также в матричной структуре крахмального или желатинового геля. Модели проявляет биолюминесцентную активность и имитируют вязкое микроокружение ферментов в матриксе, а также связь с мембранными структурами.
• Установлены механизмы стабилизации биферментной системы светящихся бактерий путем создания благоприятного микроокружения близкого к in vivo посредством иммобилизации ферментов в гели крахмала и желатина с сохранением функциональной активность ферментов, что подтверждается спектрально-люминесцентными анализом. Показано, что наиболее эффективным механизмом стабилизации биферментной системы является совместная иммобилизация люциферазы и НАДН:ФМН-оксидоредуктазы, а также их субстратов и кофакторов в 3 % крахмальный гель. Биферментная система, иммобилизованная совместно с субстратами и кофакторами, сохраняет свою активность в течение длительного времени, не требует специальных условий хранения.
• Показано, что иммобилизация в крахмальный и желатиновый гели приводит к значительной стабилизации биферментной системы по отношению к денатурирующим воздействиям: рН-оптимум расширяется, как в кислую, так и щелочную области, сохраняется высокая активность ферментов при увеличении концентрации солей, повышается термостабильность.
• Установлено, что термоинактивация биферментной системы в желатиновом и крахмальном гелях имеет нелинейный характер и протекает по диссоциативному механизму.
• Описано влияние процесса иммобилизации и вязкости среды на субстратную специфичность ферментов. Показано, что при использовании желатинового геля выход активности существенно ниже, а значения Km каж для ФМН и НАДН, а также величина энергии активации более высоки, чем в случае крахмального геля. Полученные закономерности объясняются различиями в физико-химических характеристиках и природе гелеобразующих полимеров.
• На примере биферментной системы светящихся бактерий показано, что изменение вязкости микроокружения оказывает влияние на механизмы сопряжения между ферментами в метаболических цепях, изменяет вероятность образования и скорость распада возбужденного интермедиата реакции.
• Подобраны условия (рН, вязкость и другие физико-химические характеристики микроокружения ферментов биолюминесценой системы), при которых не происходит инактивации и термоинактивации биферментной системы в экспериментальных моделях ЭМсахароза и ЭМглицерин и сохраняется высокая субстратная специфичность ферментов, что наилучшим образом отвечает условиям работы ферментов in vivo.
• Установлена зависимость между термостабильностью биферментной системы в экспериментальных моделях ЭМсахароза и ЭМглицерин и физико-химическими характеристиками микроокружения ферментов. Показано, что ЭМсахароза обладает большей термостабильностью по сравнению с моделью ЭМглицерин.
• Установлена гидрофобная природа взаимодействий при образовании фермент-субстратных комплексов. Эффекты влияния органических веществ и органических растворителей на ферменты объясняются как их прямым действием на гидратную оболочку или на активный центр белка, так и изменением электростатических и гидрофобных внутри- и межмолекулярных взаимодействий.
• Для соответствия характеристик вязких сред свойствам клеточной цитоплазмы необходимо создание комбинированной среды, содержащей высокую концентрацию макромолекул и низкую концентрацию сахаридов.
• Разработана методика оценки вязкости среды на основе анизотропии флуоресценции флавинмононуклеотида и установлено, что вязкость, характерная для клеточной цитоплазмы, достигается при концентрациях растворов крахмала и желатина более 2% (при 20°С).
• Лучшим из 4 прототипов экспериментальных моделей является ЭМкрахмал. В крахмальном геле с добавлением ДТТ термоинактивация ферментов происходит с наименьшей скоростью. Энергия активации процесса термоинактивации биферментной системы в крахмальном геле с добавлением ДТТ в 3 раза выше по сравнению с энергией активации в буферном растворе.
• Проведен анализ вклада различных механизмов и стадий реакции в кинетику свечения биферментной системы НАДН:ФМН- оксидоредуктаза-люцифераза.
• На основе анализа механизмов формирования кинетических кривых свечения построена математическая модель сопряженной биферментной реакции НАДН:ФМН- оксидоредуктаза-люцифераза для описания работы экспериментальной модели.
• Построенная математическая модель апробирована для описания работы экспериментальной модели в анализе кинетики свечения биферментной системы в присутствие хинонов.
• Показано, что для соотвествия математической модели экспериментальным результатам необходимо учитывать следующие механизмы влияния хинонов на функционирование биферментной системы: возможность окисления хиноном субстратов биферментной реакции (ФМНН2 или НАДН), возможность участия хинона в качестве субстрата в редуктазной реакции, изменеия активности ферментов, обусловленные конформационными изменения в присутствие хинона.
• Проведено экспериментальное исследование динамики светоизлучения растворимой и иммобилизованной в крахмальный гель биферментной системы в связи с кинетикой диффузии молекул ФМН в ЭМкрахмал.
• Установлена роль процессов диффузии в реакциях с использованием иммобилизованных компонентов биолюминесцентной системы светящихся бактерий. Показано, что процесс диффузии непосредственно не влияет на динамику и интенсивность светоизлучения в реакции, происходящей при совместной иммобилизации субстратов и ферментов.

Работа имеет высокую практическую значимость: разработанный многокомпонентный реагент, названный «Энзимолюм», может послужить основой для создания биолюминесцентного сенсора и проведения биолюминесцентного анализа. Разработаны и зарегистрированы в Ростехрегулировании Технические условия и каталожный лист реагента «Энзимолюм» (ТУ № 2639-001-93879568-2009 «Реагент «Энзимолюм», зарегистрированы 25.12.2009 за № 003534). Начаты процессы коммерциализации научных результатов, полученных в ходе выполнения проекта.

В рамках проекта получен 1 патент и принято положительное решение о выдаче 3-х патентов. Технология производства и использования реагента «Энзимолюм» оформлены в виде заявок на патенты РФ: № 2009110636 «Биолюминесцентный биомодуль и способ его приготовления» и № 2009113656 «Экспресс-способ биотестирования токсичности природных, сточных вод и водных растворов». «Методика измерений интенсивности биолюминесценции с использованием реагента «Энзимолюм» для определения токсичности проб питьевых, природных, сточных и очищенных сточных вод» аттестована в Федеральном государственном унитарном предприятии «Уральский научно-исследовательский институт метрологии» (Свидетельство об аттестации № 224.0137/01.00258/2010). Получен патент РФ № 2376380 «Биолюминесцентный способ определения антиоксидантной активности гуминовых веществ», принято положительное решение о выдаче патента: «Флуоресцентный способ определения концентрации кальция».

Для создания научно-образовательного пространства, включающего преподавателей, научных работников, молодых ученых и студентов и аспирантов разных специальностей развивался инновационный образовательный процесс на основе новых полученных результатов. Были разработаны новые принципы ведения научных исследований со студентами 3-5 курсов при выполнении студентами курсовых и дипломных работ по темам проекта; внедряются в учебный процесс разработанные участниками проекта Учебно-методические комплексы по дисциплинам: «Фотобиофизика», «История и методология биологии и биофизики», «Информационные технологии в научных исследованиях»; разработан проект вовлечения молодежи в инновационную деятельность в рамках Молодежной Международной Открытой Лаборатории Перспективных Исследований и Технологий (МОЛПИТ); организован Научно-образовательный семинар по биохимической физике.

В рамках проекта активно развивалось международное сотрудничество, как в науке, так и в образовании. В качестве консультантов к осуществлению исследований привлечены сотрудники зарубежных и российских университетов: Университета Болоньи (Италия), Университета Флориды (США), Центра геномных регуляций Университета Помпеи Фабра (Испания) и других. Совместно с Университетом Флориды (США) и Университетом Шанхайской организации сотрудничества разработаны концепции и проекты совместных магистерских программ «Биологическая инженерия для устойчивого развития» (США) и «Устойчивое развитие и экологическая безопасность». Подготовлены проекты Соглашения о сотрудничестве с Университетом Флориды (США), Университетом Болоньи (Италия), Центром геномных регуляций Университета Помпеи Фабра (Испания), фирмой «НовоСИБ» (Леон, Франция)..

Проведен сравнительный анализ программы и учебных планов магистерских программ и методов обучения кафедры биофизики Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ и Департамента сельского хозяйства и биологической инженерии Университета Флориды (США). Разработана концепция совместной магистерской программы кафедры биофизики СФУ и Департамента сельского хозяйства и биологической инженерии Университета Флориды (США). Разработаны учебные планы совместной магистерской программы кафедры биофизики Института фундаментальной биологии и биотехнологии и Департамента сельского хозяйства и биологической инженерии Университета Флориды (США). В программу Темпус подготовлен проект создания совместной магистерской программы по направлению «Радиоэкология». Методические разработки, и практические рекомендации, полученные при выполнении Проекта, будут использованы в деятельности по продвижению образовательных технологий, созданию совместных международных магистратур и научных достижений по разработке инновационных технологий для устойчивого развития и их продвижению международные рынки образовательных услуг СФУ.

В дальнейшем предполагается продолжение работ по теме проекта по этапу «Разработка и экспериментальная проверка  кинетических моделей взаимодействия люцифераз с ингибиторами и активаторами.

Основными задачами будущего исследования являются:

1. Разработка кинетических моделей взаимодействия бактериальной люциферазы с ингибиторами и активаторами.
2. Экспериментальная проверка кинетических моделей взаимодействия бактериальной люциферазы с ингибиторами и активаторами.
3. Экспериментальная проверка кинетических моделей для анализа взаимодействия люцифераз различных организмов (бактерий, светляков, кишечнополостных) с ингибиторами и активаторами

В ходе будущих работ ожидается получить следующие результаты:

Будут разработаны модели взаимодействия бактериальной люциферазы с ингибиторами и активаторами.

Будет экспериментально проверена кинетическая модель взаимодействия бактериальной люциферазы с ингибиторами и активаторами, экспериментально определена природа взаимодействия (гидрофобная или электростатическая) с эффекторами различной природы. Будут оценена предсказательная сила предлагаемой модели.

Будут выявлены закономерности взаимодействия с макромолекулами природного происхождения - гуминовыми веществами с компонентами бактериальной биолюминесцентной системы в процессах детоксикации растворов солей металлов (включая радиоактивные) и углеводородов.

Будут охарактеризованы взаимодействия компонентов бактериальной биолюминесцентной системы с радиоактивными элементами на примере альфа- и бета–излучающих радионуклидов америция -241 и трития.

Будут проанализированы взаимодействия люцифераз различных организмов (бактерий, светляков, кишечнополостных) с рассеянными элементами на примере тяжелых галоидов – брома и иода.

Будут выявлены закономерности взаимодействия люциферазы кишечнополостных с субстратами при варьировании концентрации кальция в биолюминесцентной реакции.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Белова, А.Б., Можаев, В.В., Левашов, А.И., Сергеева, М.В., Мартинек, К., Хмельницкий Ю.Л. Взаимосвязь физико-химических характеристик органических растворителей с их денатурирующей способностью по отношению к белкам. //Биохимия, 1991. т.56. с.1923-1945.

Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1998.

Волькенштейн М.В. Молекулярная биофизика. М.: Наука, 1975. 616 c.

Глинченко А.С., Дектерев М.Л., Захарьин К.Н., Егоров Н.М., Комаров В.А., Сарафанов А.В., Суковатый А. Г. Исследование полупроводниковых приборов на основе специализированного сетевого аппаратно-программного комплекса. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / – Электрон. дан. (25 Мб). – Москва : ДМК-Пресс, 2009 а.

Глинченко А.С., Дектерев М. Л. , Захарьин К. Н. , Комаров В. А., Сарафанов А.В. Сетевой учебно-исследовательский центр коллективного пользования уникальным лабораторным оборудованием на базе веб-портала как элемент системы дистанционного образования // Открытое образование: научн.-практ. журн. – М., 2009 б. – № 5. С. 1829.

Глинченко А. С., Егоров Н. М, Комаров В.А., Сарафанов А. В. Исследование параметров и характеристик полупроводниковых приборов с применением интернет-технологий: учеб. пособие / – М. : ДМК-Пресс, 2008. – 352 с.

Дектерев М. Л., Комаров В. А., Сарафанов А. В., Суковатая И. Е., Суковатый А. Г., Худоногов Д. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010613017. Управление учебно-исследовательским аппаратно-программным комплексом аудиометрии на базе персонального компьютера / – М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), 2010.

Демченко А.П. Люминесценция и динамика структуры белков. Киев: Наукова думка. 1988.

Джеймс Т.Х. Желатина. В кн. Теория фотографического процесса. Л.: Химия, 1980. с.55-70.

Илларионов Б.А., Протопопова М.В., Каргинов В.А., Мертвецов Н.П., Гительзон И.И. Нуклеотидная последовательность генов - и -субъединиц люциферазы Photobacterium leiognathi. // Биоорганическая химия. 1988. T.14. c.412 – 415.

Комаров В.А., Сарафанов А. В.  Разработка математической модели многопользовательского режима функционирования аппаратно-программных комплексов с удаленным доступом // Информационные технологии : Науч.-техн. журн. – М., 2009. – № 3. С. 67–74.

Кудряшева Н.С. Механизм формирования электронно-возбужденных состояний в бактериальной биолюминесценции // Диссертация на соиск. уч. ст. доктора ф.-м. н. Красноярск, 2004.

Кузьмин Е.В., Кузьмина Р.И. Гелеобразование и клеточный анабиоз. Ч.2. Препринт №454Ф. Красноярск: ИФ СО РАН СССР. 1987.

Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. и др. Справочник химика. Т. 3: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. М:Госхимиздат, 1963.

Петушков В. Н., Кратасюк Г. А., Родионова Н. С., Фиш А. М., Белобров П. И. Биферментная система NADH:FMN-оксидоредкутаза-люцифераза из светящихся бактерий // Биохимия, 1984. т.49, вып.4, с.692-703.

Тривен М. Иммобилизованные ферменты. М.: Мир. 1983.

Fischer A.J., Thompson T. B., Thoden J. B., Baldwin T. O., Rayment I. The 1.5- resolution crystal structure of bacterial luciferase in low salt conditions. // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. p.21956–21968.

Kramers H.A. Brownian motion in a field of force and the diffusion model of chemical reactions. // Physica. 1940. V.7. p.284–304.

Lacowicz J. R. Principles of fluorescence spectroscopy. New-York: Springer. 2006.

Lee J. Lumazine protein and the excitation mechanism in bacterial bioluminescence. // Biophys. Chem. 1993. V.48. p.149-158.

Mejri M., Pauthe E., Larreta-Garde V., Mathlouthi M. Effect of polyhydroxylic additives on the catalytic activity of thermolysin. // Enzyme Microb. Technol. 1998. V.23. p.392-396.

Pocker Y., Janjic N. Enzyme kinetics in solvent of increased viscosity. Dynamic aspects of carbonic anhydrase catalysis. // Biochemistry, 1990. V.26. p.2597-2606.

Uribe S., Sampedro J.G. Measuring Solution Viscosity and its Effect on Enzyme Activity. // Biol. Proced. Online, 2003. V.5., N1. p.108-115.

Tanner J. J., Lei B., Tu S.-C., Krause K. L. Flavin reductase P: structure of a dimeric enzyme that reduces flavin. // Biochemistry. 1996. V.35. p.13531-13539.

Tu Shiao-Chun Activity coupling and complex formation between bacterial luciferase and avin reductases // Photochem. Photobiol. Sci., 2008. V.7. P.183–188.

Vetrova E. V., Kudryasheva N. S., Visser A. J. W. G., van Hoek A. Characteristics of endogenous flavin fluorescence of Ph. leiognathi luciferase and V. fischeri NAD(P)H:FMN-oxidoreductase. // Luminescence, 2005, V.20, pp. 205-209.

Vetrova E.V., Kudryasheva N.S., Kratasyuk V. A. Redox compounds influence on the NAD(P)H:FMN-oxidoreductase – luciferase bioluminescent system // Photochem. Photobiol. Sci., 2007, V.6, p.35-40.