Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология
ISSN (print): 1816-9775, ISSN (online): 2541-8971
Учредитель: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Главный редактор: Горячева Ирина Юрьевна, д-р хим. наук, профессор
Периодичность / доступ: 4 выпуска в год / открытый
Входит в: Перечень ВАК, РИНЦ
Свидетельство о регистрации средства массовой информации: ПИ № ФС77-76649 от 26 августа 2019 года.
Подписной индекс издания 36013. Подписку на печатные издания можно оформить в Интернет-каталоге ГК «Урал-Пресс» (ural-press.ru). Цена свободная.
Журнал предназначен для научных работников, преподавателей и аспирантов.
Цель журнала: отражение современных тенденций комплексного развития химии, экологии и биологии, их взаимопроникновения и совместного развития. Журнал публикует результаты оригинальных исследований, краткие сообщения на актуальные темы, обзоры и мини обзоры
Задачи журнала:
ознакомление российского и международного научного сообщества с приоритетными фундаментальными работами, а также работами практической направленности;
представление методических и практических работ по современным прорывным направлениям исследования;
создание информационной среды для развития инновационных направлений науки, площадки для апробации результатов молодых ученых и научных школ.
К публикации принимаются научные статьи, содержащие новые оригинальные результаты по основным разделам аналитической химии, органической химии, физической химии, биофизике, ботанике, зоологии, энтомологии, экологии, а также обзорные статьи по актуальным направлениям.
Язык публикаций – русский, английский.
Статьи должны быть оформлены в соответствии с Правилами журнала.
Поступившие в редакцию статьи проходят рецензирование (см. Порядок рецензирования рукописей) и затем редколлегия принимает решение о возможности их публикации в журнале.
Журнал c 2010 г. входит в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук. Категория К2.
Текущий выпуск
Том 23, № 4 (2023)
Статьи
Сравнение двух типов подвижных фаз для определения витаминов группы В методом тонкослойной хроматографии
Аннотация
Методом тонкослойной хроматографии изучено влияние ряда факторов (природы неподвижной фазы, природы и концентрации органических растворителей и поверхностно-активных веществ, рН буферного раствора) на хроматографические характеристики витаминов группы В: В1 (тиамин), В6 (пиридоксин), В12 (цианокобаламин). В качестве неподвижных фаз использовали пластины с полярным (Сорбфил на полимерной (высокоэффективные пластины, высокопроизводительная тонкослойная хроматография) и алюминиевой подложках), слабополярным (Полиамид-6) и неполярным (RP-18 на алюминиевой подложке) сорбентами. В качестве мицеллярных подвижных фаз – мицеллярные растворы хлорида цетилпиридиния в интервале концентраций 5–10-4 – 5–10-1 М, додецилсульфата натрия в интервале концентраций 2,5–10-4 – 5–10-1 М. Установлено, что среди водно-органических подвижных фаз лучшие результаты получены для подвижной фазы состава ацетонитрил – вода (15:85) на полярных высокоэффективных пластинах. Более эффективной является подвижная фаза состава ацетонитрил – цетилпиридиний хлорид (15:85) в присутствии фосфатного буферного раствора с рН 3. Для последней подвижной фазы разработано ТСХ-определение витаминов В1 , В6 , В12 в фармацевтических препаратахсо значением Sr 0,01 – 0,06.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):370-381
370-381
Инактивация ксенобиотиков: некоторых азокрасителей, нитропроизводных фенола и тетрациклинов
Аннотация
Проблема загрязнения окружающей среды продуктами человеческой жизнедеятельности в настоящее время критически актуальна. Органические фрагменты подвергаются деструкции медленно и в результате накапливаются в экосистемах. Множество исследований подтверждают наличие различных поллютантов в реках, почвах, атмосфере. Несмотря на большой массив работ по поиску методов инактивации и очистки подобных загрязнителей, нет универсального, применимого к различным классам ксенобиотиков. Целью данной работы являлось изучение деструктивных процессов модельных систем ксенобиотиков различной природы. В качестве метода деструкции применяли УФ-облучение. Изучали деструкцию модельных веществ: двух красителей, двух фармацевтических препаратов и двух нитропроизводных фенола; деструктивные процессы модельных систем различных поллютантов. Показано, что изученные субстраты уже в течение первого часа подвергаются фотодеструкции. Рассчитаны кинетические характеристики данных процессов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что УФ-облучение можно рассматривать как перспективный метод инактивации различных поллютантов.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):382-391
382-391
Спектрофотометрическое определение некоторых β-лактамных антибиотиков в их бинарных смесях с использованием метода проекций на латентные структуры
Аннотация
Предложен способ спектрофотометрического определения антибиотиков цефалоспориновой (цефуроксим, цефтриаксон, цефотаксим, цефазолин) и пенициллиновой (амоксициллин) групп с использованием хемометрической обработки данных (метод проекции на латентные структуры (ПЛС)). Зарегистрированы спектры поглощения 24 бинарных смесей «цефалоспорин – цефалоспорин» и 16 бинарных смесей «цефалоспорин – амоксициллин» с различными концентрациями в диапазоне 3–27 и 5–140 мкг/мл. Выбрано оптимальное число латентных переменных для каждого хемометрического метода (ПЛС-1 и ПЛС-2), которое составило от 2 до 7 в зависимости от типа модели и природы антибиотиков. Наименьшие среднеквадратичные ошибки калибровки (RMSEC) найдены для системы «цефтриаксон – цефазолин», которые составили 0.09 и 0.08 для ПЛС-1 и ПЛС-2 соответственно. Наименьшие среднеквадратичные ошибки прогноза (RMSEP) для смеси «цефуроксим – амоксициллин» составили 0.07 для обоих методов (ПЛС-1 и ПЛС-2). Установлено, что уравнения линейных зависимостей «измерено – предсказано» характеризуются коэффициентом регрессии и квадратом коэффициента аппроксимации близкими к 1, что говорит о высоком качестве моделей. Величины относительной погрешности определения в проверочных смесях составили методом ПЛС-1 для смесей «цефалоспорин – цефалоспорин» 0.4–6.2%, методом ПЛС-2 – 0.07–6.0%. При этом значительной разницы в погрешности определения компонентов смеси не наблюдается, в отличие от системы «цефуроксим – амоксициллин», для которой погрешность составляет 0.1–1.1% для первого компонента и 2.6–14.7% для второго компонента методом ПЛС-1 и 0.2–1.2% для первого компонента и 4.3–13.3% для второго компонента методом ПЛС-2. Таким образом, показано, что применение хемометрических методов обеспечивает высокую точность спектрофотометрического определения исследуемых антибиотиков с перекрывающимися полосами поглощения в ихсмесях.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):392-403
392-403
5-(1-Арил-3-оксо-3-фенилпропил)-2,2-диметил-1,3- диоксан-4,6-дионы: синтез и реакции с N-нуклеофилами
Аннотация
2,2-Диметил-1,3-диоксан-4,6-дион (кислота Мельдрума, изопропилиденмалонат) благодаря структурным особенностям широко используется химиками-синтетиками. Двойственный характер реакционной способности кислоты Мельдрума (как электрофильного, так и/или нуклеофильного реагента) обусловливает синтетическую ценность при построении новых гетероциклических систем с практически значимыми свойствами. В рядусоединений, содержащих в своей структуре 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионовый фрагмент, выявленширокий спектр биологической активности. Анализ периодической печати свидетельствует о крайне малом объеме литературы по получению и химическим свойствам 5-(1-арил-3-оксо-3-фенилпропил)-2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионов, что является значительным упущением. Представлялось интересным получение 1,5-дикарбонильных соединений на основе кислоты Мельдрума как удобных субстратов дальнейших нуклеофильных превращений в системы, обладающие биологической активностью. Нами впервые проведена реакция 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-диона с 3-арил-1-фенилпроп-2-ен-1-онами при перемешивании в среде этилового спирта в присутствии каталитического количества L-пролина, в результате которой получены соответствующие 5-(1-арил3-оксо-3-фенилпропил)-2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионы. Введение 5-(1-(4-метоксифенил)-3-оксо-3-фенилпропил)-2,2-диметил1,3-диоксан-4,6-диона в реакцию с N-нуклеофилами (солянокислым гидроксиламином, мочевиной, тиомочевиной и солянокислым семикарбазидом) привело к образованию продуктов нуклеофильной атаки карбонильной группы ациклического фрагмента субстрата. Состав и строение полученныхсоединений установлены на основании данныхэлементного анализа и ЯМР 1 Н, 13С спектроскопии, гетероядерной корреляции HSQC.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):404-410
404-410
Структура и надмолекулярное упорядочение L- и D-аспарагината хитозана
Аннотация
В работе использовали хитозан (CS) со средневязкостной молекулярной массой 200 кДа и степенью деацетилирования 82 мольн.% производства ЗАО «Биопрогресс» (РФ). Получены водные растворы энантиомерных солевых комплексов CS с L- и D-аспарагиновой кислотой (AspA) при эквимольном соотношении CS:AspA, считая на аминогруппы. Порошки солей CS·L-(D-)AspA выделяли из соответствующих растворов упариванием воды и хранили в эксикаторе при нулевой влажности. Установлено, что в таких условиях образуется водорастворимая солевая форма полимера с пластинчатыми светло-бежевыми частицами размером 0.05–1.0 мм. Методами элементного анализа, ИК- и ЯМР-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии проведена оценка химического взаимодействия CS с L-(D-)AspA в водном растворе и конденсированном состоянии, исследованы химическая структура и надмолекулярное упорядочение энантиомерных солей. Установлено, что по классификации Ogawa K. с соавторами формульная единица CS·L-(D-)AspA соответствует негидратированным солям I типа, в которых молекулы воды заменены на анионы кислоты. ИК-спектроскопия подтвердила донорно-акцепторное взаимодействие полимер–кислота и выявила развитую систему меж- и внутримолекулярных контактов. Одно- и двумерная ЯМР-спектроскопия показала взаимодействие пар атомных ядер между H3 –H6 полимера и 2Hβ или Hα кислоты, H1 или H2 и Hα, H1 и H3 –H6 , обусловленное пространственной близостью протонов в повторяющихся мономерных единицах, удалённых по цепи «изгибных» сегментах цепей и соседних макромолекулах. Для CS·L-AspA выявлены дополнительные резонансы между H2 и H3 –H6 полимера, для CS·D-AspA – H1 или H2 . Рентгеновская дифрактометрия обнаружила высокоупорядоченную ориентацию макроцепей и не типичную для солей CS высокую степень кристалличности. Солевой комплекс CS·D-AspA, в отличие от CS·L-AspA, характеризуется меньшим количеством кристаллизационной воды, более упорядоченной надмолекулярной структурой и более развитой системой меж- и внутримолекулярных контактов.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):411-425
411-425
Геномные перестройки влияют на устойчивость биопленок почвенных бактерий Azospirillum brasilense к абиотическим стрессам
Аннотация
Используемые в качестве биоудобрений бактерии Azospirillum brasilense оказывают существенное положительное влияние на рост и развитие растений. Геном типового штамма A. brasilense Sp7 представлен хромосомой и многочисленными плазмидами с молекулярной массой 90, 115 и более 300 МДа. Геномные перестройки, вызывающие изменения «плазмидного профиля», могут способствовать формированию в бактериальной популяции субпопуляций или фенотипических вариантов. Имеется мало данных о роли таких перестроек в адаптации A. brasilense к динамичным условиям окружающей среды. Способность азоспирилл формировать биопленки также имеет определенное значение для успешного функционирования растительно-микробной ассоциации и противостояния бактерий и растений различным абиотическим стрессам. Цель данной работы заключалась в анализе геномных перестроек у спонтанных производных A. brasilense Sp7 и оценке устойчивости их биопленок к высушиванию, водному и окислительному стрессам. ПЦР-анализ для выявления изменений в структуре геномной ДНК проводили с использованием праймеров, соответствующих известным консервативным мотивам в повторяющихся последовательностях нуклеотидов бактерий. Относительное количество биомассы биопленок оценивали, измеряя A540 кристаллического фиолетового, десорбированного после ее окрашивания. Уровень относительной респираторной активности клеток в биопленках определяли флуориметрическим резазурин-тестом. Для создания модели осмотического/водного стресса использовали непроникающий осмотический агент ПЭГ 6000. Показано, что перестройки в геномной ДНК способствуют образованию стабильных фенотипических вариантов штамма Sp7, по-разному формирующих биопленки в условиях водного стресса. Отобран производный штамм A. brasilense Sp7.8, биопленочная популяция которого устойчивее к водному стрессу по сравнению c таковой у родительского штамма.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):426-436
426-436
Молекулярно-генетический анализ штаммов Yersinia pestis, выделенных в различные эпизоотические периоды на территории Урало-Эмбенского пустынного природного очага чумы в ХХ веке
Аннотация
Проведен молекулярно-генетический анализ штаммов Yersinia pestis, выделенных в различные эпизоотические периоды на территории Урало-Эмбенского пустынного природного очага чумы в ХХ в. В работе изучено 24 штамма Y. pestis, выделенных на территории данного очага с 1945–1991 гг., а также 21 штамм Y. pestis с сопредельных территорий. Все исследованные штаммы из Урало-Эмбенского природного очага чумы относились к высоковирулентному и эпидемически значимому средневековому биовару основного подвида Y. pestis. По результатам WG-SNP-анализа и последующей филогенетической реконструкции на основе 1353 SNPs методом максимального правдоподобия (Maximum Likelihood, модель GTR) выявлено 6 ключевых филопопуляций, в которые вошли штаммы, изолированные в различные периоды эпидемической и эпизоотической активности на исследуемой территории. Установлено, что на территории Урало-Эмбенского природного очага происходило три волны распространения ветви 2.MED1 средневекового биовара: 1) штаммы, выделенные до 1945 г., которые относились к первой волне распространения ветви 2.MED1 на территорию очагов Северного Прикаспия; 2) штаммы, периода 1968–1974 гг., которые имеют близкое генетическое родство со штаммами из Мангышлакского (1978 г.) и Устюртского пустынных очагов чумы (1962 и 1975 гг.); 3) штаммы, которые начали выделяться после 1966 г. и были генетическими потомками волны распространения ветви 2.MED1 из очагов Северного Приаралья (1945 г.) после межэпизоотического периода. Полученные данные будут использованы для молекулярно-генетической детализации паспортизации очагов, в которых циркулирует этот высоковирулентный средневековый биовар Y. pestis. Они важны для определения закономерностей пространственно-временного распространения высоковирулентных штаммов линии 2.MED1 средневекового биовара в XX в. и для долгосрочного прогнозирования эпизоотической активности очагов чумы Северо-Восточного Прикаспия в текущем XXI в.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):437-446
437-446
Биологические свойства почв Надеждинского и Северо-Камышанского нефтяных месторождений, расположенных на территории заказника «Меклетинский»
Аннотация
Острейшая экологическая проблема во многих регионах России и других странах – загрязнение природной среды нефтью и нефтепродуктами. Загрязнение почвы нефтепродуктами может возникнуть при различных аварийных ситуациях в районах добычи и переработки нефти, при прорывах нефтепроводов, что вызывает утечку и разливы их на поверхности почвы, а также в местах распределения нефтепродуктов. Целью настоящего исследования является изучение биологических свойств почв Калмыкии в условиях загрязнения нефтью и нефтепродуктами. В качестве объектов исследования выбраны почвы нефтепромыслов «Надеждинское» и «Северо-Камышанское», расположенные на территории заказника «Меклетинский». Лабораторно-аналитические исследования, а также отбор проб выполнены с использованием общепринятых в биологии и почвоведении методов. Содержание нефтепродуктов в почвах нефтепромысла находится в широких пределах – от 0,4 до 12,5%. Между содержанием в почве нефтепродуктов и активностью каталазы и фосфатазы установлена отрицательная корреляционная зависимость. Нефтепродукты оказывают негативное воздействие на рост и развитие редиса. Эксплуатация нефтяных месторождений на особо охраняемых природных территориях приводит к поступлению нефти и нефтепродуктов в окружающую среду. В почвах Калмыкии на территории нефтепромыслов под воздействием загрязнения нефтью и нефтепродуктами происходит ингибирование активности почвенных ферментов, кроме того, почвы проявляют высокую степень фитотоксичности по отношению к тест-растениям.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):447-460
447-460
Цитогенетическая характеристика видов рода Chironomusгруппы ‘‘plumosus’’ (Diptera, Chironomidae) природно-территориальных комплексов Уральского региона
Аннотация
Изучены политенные хромосомы клеток слюнных желез личинок Ch. plumosus L. 1758, Ch. entis Shobanov 1989, Ch. borokensis Kerkis et al. 1988 и Ch. curabilis Beljanina et al. 1990 из 20 водоемов шести природно-территориальных комплексов уральского региона. На основе цитотаксономического исследования установлено, что природные комплексы отличаются между собой видовым составом группы “plumosus”, соотношением (в %) между видами, теми или иными параметрами цитогенетической изменчивости Ch. plumosus, Ch. entis и Ch. borokensis. Обнаружена достоверно более низкая частота встречаемости последовательности хромосомных дисков pluА1.2 в пределах Уральской равнинно-горной страны (Западный предгорный и Среднеуральский низкогорный районы) по сравнению с природными комплексами на восточныхсклонах Южного Урала и Западно-Сибирской равнины на стыке с Уральским горным хребтом. Популяции Ch. plumosus Уральской равнинно-горной страны имеют междусобой более низкие цитогенетические расстояния по сравнению с популяциями Ch. plumosus на восточныхсклонах Южного Урала и Западно-Сибирской равнины на стыке с Уральским горным хребтом. Относительно Ch. entis данные территории отличаются между собой отсутствием в пределах Уральской равнинно-горной страны последовательности хромосомных дисков entА1.2. По цитогенетическим расстояниям популяции Ch. entis на восточных склонах Южного Урала и Западно-Сибирской равнинной страны на стыке с Уральским горным хребтом отличаются в большую сторону от популяции Ch. entis Уральской равнинно-горной страны, чем между собой. В направлении север – юг следует указать на достоверно более низкую частоту встречаемости последовательности хромосомных дисков borВ1.2 в пределах Уральской равнинно-горной страны (Восточный подгорный район) относительно природного комплекса с более южным местоположением в пределах Западно-Сибирской равнинной страны (Туринский равнинный район). Для Ch. borokensis впервые подсчитаны межпопуляционные цитогенетические расстояния (0.0128±0.0017), отличия по данному показателю между природными комплексами Уральского региона не установлены.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):461-471
461-471
Оценка активности пероксидаз, содержащихся в различных растительных источниках
Аннотация
В данной работе была проведена ферментативная реакция обесцвечивания водного раствора красителя бромфенолового синего в присутствии пероксида водорода и пероксидазы, содержащейся в корнеплодаххрена обыкновенного (Armoracia rusticana), редиса (Raphanus sativus var. radicula), репы желтой (Brassica napobrassica), дайкона (Raphanus sativus), редьки черной (Raphanus sativus ‘Niger’), редьки зеленой (Raphanus) либо кочерыжке капусты белокочанной (Brassica capitata). Реакцию проводили при начальном содержании красителя 25,1 мкМ, концентрации пероксида водорода 0,4 мМ, при t = 24°С и рН 4,01, в качестве источника пероксидазы использовали кожуру различных овощей, вводя ее в реакцию без предварительного выделения фермента. При использовании отходов хрена, редьки черной, капусты белокочанной, репы удается достигнуть 95% степени обесцвечивания красителя в его водном растворе. Рассчитаны максимальная скорость и константы Михаэлиса ферментативной реакции методом линеаризации в координатах Лайнуивера – Берка. Показано, что функционирование ферментного комплекса, содержащегося в кожуре редьки черной, сохраняется при повышении температуры от 23 до 40°С.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):472-478
472-478
Городская популяция кряквы (Anas platyrhynchos) в Саратове: зимовка, гнездование, степень синантропизации
Аннотация
Отражены данные по круглогодичным исследованиям городской популяции кряквы в Саратове, позволяющие оценить состояние и изучить факторы, влияющие на ее формирование. Представлена оценка численности популяции кряквы в зимние периоды 2020–2023 гг. Показано, что численность отрицательно коррелирует с морозами и осадками, а между количеством людей, подкармливающих уток, и численностью крякв имеется статистически значимая положительная связь. Оценивается состояние зимующей и гнездящейся популяции по индексу синантропизации, скорости и пути проникновения вида в урбанизированные ландшафты, определена стадия формирования городской популяции в Саратове. Выделяются адаптации кряквы к жизни в городских условиях и их влияние на экологию вида в целом. Подчеркивается необходимость дальнейших исследований влияния урбанизации на экологию кряквы и пользу этого вида для городской экосистемы. Отмечается важность мониторинга динамики численности для его адаптации к городской среде и поддержания устойчивости всей популяций. Кроме того, статья предоставляет основу для дальнейших исследований городской популяции кряквы и может являться ценным источником информации для разработки местных программ по управлению имеющимися ресурсами уток, обитающих в парковой зоне города.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(4):479-490
479-490