Использование биолюминесцентных систем для изучения закономерностей детоксикации растворов модельных поллютантов гуминовыми веществами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат биологических наук Тарасова, Анна Сергеевна

• Тарасова, Анна Сергеевна
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Тарасова, Анна Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Гуминовые вещества - детоксицирующие агенты природного происхождения. Структура и свойства гуминовых веществ.

1.2. Способы оценки токсичности сред. Биотестирование.

1.3. Использование биолюминесцентных систем для биотестирования.

1.3.1. Светящиеся бактерии.

1.3.2. Биолюминесцентная система сопряженных ферментативных реакций.

1.4. Биофизические основы биолюминесценции.

1.5. Механизмы воздействия поллютантов на люминесценцию.

1.6. Распространенные поллютанты и их токсичность.

1.6.1. Соли металлов.

1.6.2. Хиноны и фенолы.

1.6.3. Наиболее распространенные методы очистки сточных и природных вод.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование биолюминесцентных систем для изучения закономерностей детоксикации растворов модельных поллютантов гуминовыми веществами»

В связи с ростом антропогенной нагрузки на окружающую среду, в настоящее время актуальным является поиск эффективных методов ремедиации природных вод. При этом осознается необходимость изучения механизмов нейтрализации токсичных соединений в природных условиях и использования выявленных закономерностей в ремедиационных мероприятиях.

В связи с этим, актуальными являются исследования токсичности водных растворов поллютантов в присутствии гуминовых веществ -продуктов естественной трансформации органической массы в почве и донных отложениях. В процесс образования гуминовых веществ (гумификацию) вовлекается около 20 Гт углерода в год (Hedges et al., 2000; Перминова и Жилин, 2004); это второй по масштабности после фотосинтеза процесс трансформации органического вещества в окружающей среде. Известно, что гуминовые вещества выполняют в природных условиях роль детоксицирующих агентов (Орлов и др., 1995; Орлов, 1997; Perminova et al., 2001; Gu and Chen, 2003; Zhilin et al., 2004; Sachs and Bernhard, 2011). В последнее десятилетие препараты на основе гуминовых веществ все чаще используются для детоксикации загрязненных водоемов, сточных вод промышленных предприятий. Разработаны и используются твердые сорбенты на основе гуминовых веществ (Pena-Mendez et al., 2005; Перминова, 2008). Способность гуминовых веществ снижать токсичность водных растворов является предметом интереса для многих исследователей (Grainer et al., 1999; Perminova et al., 2001; Стом и Дагуров, 2004; Provenzano et al., 2004; Tchaikovskaya et al., 2007). Известно, что карбоксильные, хиноидные, фенольные, SH- и другие электронно-донорные группы гуминовых веществ способны связывать, и, следовательно, уменьшать содержание ионов металлов в водных экосистемах (Lorenzo et al., 2002; 5

Havelcova et al., 2009; Yamamoto et al., 2010; Al-Abri et al., 2010; Sachs and Bernhard, 2011). Фенольные, SH- и другие группы макромолекул гуминовых веществ, обладающие восстановительной активностью, снижают токсичность растворов окислителей (Kulikova et al., 2005; Fedorova et al., 2007).

Таким образом, в настоящее время предполагается, что детоксицирующая способность гуминовых веществ является следствием комплексообразовательных и окислительно-восстановительных процессов, которые приводят к уменьшению концентрации свободных токсичных соединений в водных растворах. Вместе с тем, термин «токсичность» является не только химическим, но и биологическим. Токсичность среды определяется реакцией организмов на неблагоприятное воздействие токсичных веществ. В настоящее время именно реакция организмов на воздействие токсичных соединений, а также изменение токсичности в присутствии гуминовых веществ представляет наибольший интерес.

Биолюминесцентные биотесты, основанные на светящихся бактериях, являются удобными системами для оценки эффективности детоксикации сточных и природных вод. Эти биотесты характеризуются надежностью, высокой скоростью анализа, чувствительностью, возможностью приборной регистрации и количественной оценки токсичности. Кроме того, возможность использования биолюминесцентных систем различной сложности (биолюминесцентные бактерии и выделенные ферменты), позволяет сравнивать эффекты на клеточном и биохимическом уровнях.

Самыми распространенными загрязнителями окружающей среды являются соли металлов и фенольные соединения, а также продукты окисления фенолов - хиноны (Холодкевич и др., 1996; Hooda, 2007). Являясь водорастворимыми отходами различных производств, эти соединения проникают как в природные водоемы, так и в гумусовые горизонты почв.

Цель работы - выявление с помощью биолюминесцентных тестовых систем закономерностей детоксикации гуминовыми веществами водных растворов модельных поллютантов.

В качестве модельных поллютантов использованы неорганические и органические соединения - соли металлов и редокс-пара 1,4-бензохинон -1,4-гидрохинон.

Постановка задач работы продиктована как прикладным, так и фундаментальным аспектами, а именно, необходимостью поиска условий наиболее эффективной детоксикации растворов гуминовыми веществами и выявлением механизмов этих процессов.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Оценка изменения общей и окислительной токсичности растворов модельных поллютантов (Pb(N03)2, C0CI2, CuS04, Eu(N03)3, CrCl3i K3[Fe(CN)6] и пары 1,4-бензохинон - гидрохинон) при воздействии гуминовых веществ. Расчет коэффициентов детоксикации производили с помощью двух люминесцентных тестовых систем - системы сопряженных ферментативных реакций и лиофилизированных бактерий Photobacterium phosphor еит.

2. Определение условий наиболее эффективной детоксикации растворов модельных поллютантов путем варьирования концентрации гуминовых веществ и времени предварительного инкубирования модельных поллютантов с гуматами.

3. Доказательство активности биотестовой системы в процессе детоксикации растворов солей металлов гуминовыми веществами на основе: а) изменения скоростей НАДН-зависимых реакций в присутствии гуминовых веществ в растворах модельных токсикантов на примере K3[Fe(CN)6], C11SO4 и СоС12. б) изменений ультраструктуры бактериальных клеток под действием гуминовых веществ в растворах модельных неорганических токсикантов на примере СгСЬ.

Положения, выносимые на защиту.

1. В процессах детоксикации растворов гуминовыми веществами, наряду с химическими и физико-химическими процессами (комплексообразование, гидрофобное связывание, редокс-процессы), определяющимися полифункциональностью макромолекул гуматов и уменьшающими содержание токсикантов в растворе, важную роль играют процессы с участием биотестовой системы, такие как: а) увеличение скоростей биохимических НАДН-зависимых процессов в биолюминесцентной тестовой системе; б) стабилизация слизистого слоя капсулы на внешней поверхности клеточной стенки, возникающего в качестве реакции клеток на неблагоприятное воздействие токсикантов.

2. Гуминовые вещества способны как снижать токсичность растворов за счет перечисленных выше эффектов, так и увеличивать ее за счет увеличения скоростей автоокисления НАДН в растворе. Уменьшению токсичности способствует использование низких концентраций гуминовых веществ и предварительное инкубирование токсикантов с гуматами.

3. Биолюминесцентная система сопряженных ферментативных реакций является удобным инструментом оценки изменений как общей, так и окислительной токсичности растворов при использовании гуминовых веществ в качестве детоксицирующих агентов.

Научная новизна. На основе анализа скоростей НАДН-зависимых реакций в растворах модельных неорганических окислителей Си804 и

К3[Те(СЫ)6], показано, что в процессе детоксикации гуминовые вещества ускоряют реакции с участием эндогенного окислителя (ФМН) и не влияют на скорости реакций с участием экзогенных неорганических окислителей, тем 8 самым увеличивая конкурентоспособность эндогенных процессов. Продемонстрирована стабилизация гуминовыми веществами слизистого слоя на внешней поверхности клеток в растворе СгС1з, используемого в качестве модельного поллютанта, что связано с активизацией гуминовыми веществами защитной реакции клеток на неблагоприятное воздействие. Таким образом, продемонстрировано, что детоксикация является сложным процессом, включающим не только «внешние» по отношению к тестовому организму физико-химические процессы (связывание и окисление поллютантов в водном растворе), но и «внутренние» процессы.

Показано, что гуминовые вещества способны не только снижать, но и увеличивать токсичность растворов, что вероятно связано со способностью гуминовых веществ увеличивать скорость автоокисления НАДН и диффузионными затруднениями в растворах полимерных молекул -гуминовых веществ.

На примере гуминовых веществ экспериментально продемонстрированы способы оценки изменений общей и окислительной токсичности с помощью биолюминесцентных тестовых систем.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для разработки биолюминесцентных методик оценки эффективности детоксикации неорганических и органических поллютантов гуминовыми веществами - детоксикантами природного происхождения. Результаты работы способствуют пониманию механизмов природных процессов, нейтрализующих антропогенное воздействие на водные экосистемы, и определяют возможность разработки новых ремедиационных технологий.

Подобраны условия для эффективной детоксикации растворов солей металлов гуминовыми веществами в водных экосистемах. Использование бактериального биотеста показывает, что для наилучшего детоксицирующего действия растворов солей металлов необходимо применять гуминовые 9

5 2 вещества следующих концентраций: 10" — 2-10" г/л. Продемонстрирована необходимость предварительного инкубирования растворов с гуминовыми веществами в течение 10 и более минут.

Показано, что биолюминесцентная система сопряженных ферментативных реакций является удобным инструментом оценки изменений как общей, так и окислительной токсичности растворов при использовании гуминовых веществ в качестве детоксицирующих агентов.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на российских и международных конференциях: Всероссийской научной конференции с международным участием «Гуминовые вещества в биосфере» (Санкт-Петербург, 2010); Международной научной конференции «Проблемы экологии» (Иркутск, 2010); 13-ой Международной конференции по химии и окружающей среде (Цюрих, Швейцария, 2011); У1-ом Съезде Российского фотобиологического общества (Шепси, 2011); 17-ом Международном симпозиуме по биолюминесценции и хемилюминесценции» (Гуэлф, Канада, 2012); 16-ом Съезде международного гуминового общества (Ханджоу, Китай, 2012); 3-ем Международном симпозиуме по Химии окружающей среды (Скиатос, Греция, 2012).

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ № 2.2.2.2/5309, гранта ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, контракт № 02.740.11.0766; гранта РФФИ 10-05-01059-а; программы РАН «Молекулярная и клеточная биология»; проекта «Биотехнологии новых биоматериалов» по пост. Правительства РФ № 220 от 9 апреля 2010 (договор №11.034.31.0013).

Работа удостоена государственной премии Красноярского края в 2010 году; стипендии Президента Российской Федерации на 2011/2012 учебный год.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи в журналах ВАК и 24 тезиса конференций.

Автор выражает самую глубокую и искреннюю признательность: Федоровой Е.С., Кислану СЛ., Кузнецову A.M., Селивановой (Александровой) М.А., Медведевой С.Е., Родичевой Э.К., Чугаевой Ю.В., Озимок H.H. за сотрудничество и помощь в работе, Стому Д.И. за продуктивную и интересную совместную работу, Могильной O.A. за оказанную помощь в проведении анализов методом электронной микроскопии. Глубокая признательность Свидерской И.В. и Кратасюк В.А за всестороннюю помощь и поддержку.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Тарасова, Анна Сергеевна

выводы

1. На примере растворов модельных токсикантов РЬ(Ж)з)2, С0О2, Си804, Еи(ЫОз)з, СгС1з. К3[Те(С1Ч)6] и редокс-пары 1,4-бензохинон -гидрохинон продемонстрирована применимость биолюминесцентных тестовых систем (ферментативной системы реакций и лиофилизированных бактерий РкоюЬаМегшт ркоБркогеит) для оценки изменений общей и окислительной токсичности при воздействии гуминовых веществ в качестве детоксицирующих агентов. Рассчитаны коэффициенты детоксикации гуминовыми веществами растворов модельных токсикантов.

2. Показано, что гуминовые вещества могут как увеличивать, так и снижать общую и окислительную токсичность растворов токсикантов. С использованием бактериального теста подобраны условия для более эффективной детоксикации гуминовыми веществами водных экосистем, а именно:

• для солей металлов - интервал концентраций гуминовых веществ 10"5 л

- 210 " г/л, время предварительного инкубирования с гуматами - не менее 10 минут;

• для 1,4-бензохинона - интервал концентраций гуминовых веществ 10"5- 2 • 10"4 г/л, время предварительного инкубирования с гуматами -не менее 15 минут.

3. Показано, что присутствие гуминовых веществ в модельных растворах неорганических токсикантов стимулирует защитную функцию тестовой системы в результате: а) увеличения скоростей биохимических НАДН-зависимых процессов в биолюминесцентной тестовой системе; б) стабилизации слизистого слоя капсулы на внешней поверхности клеточной стенки, возникающего в качестве реакции клеток на воздействие токсикантов.

4. Увеличение токсичности растворов модельных токсикантов в присутствии гуминовых веществ связано с увеличением скорости автоокисления эндогенного восстановителя НАДН.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Тарасова, Анна Сергеевна, 2012 год

1. Александрова, М. А. Влияние трития на люминесцентные бактерии. Радиационная биология./ М. А. Александрова, Т. В. Рожко, Г. А. Бадун, Л. Г. Бондарева, Г. А. Выдрякова, Н. С. Кудряшева // Радиоэкология. — 2010. — Т.50. № 6. - С.60-65.

2. Бирман, Ю.А. Инженерная защита окружающей среды / Ю.А. Бирман, Н.Г. Вурдова М. : изд-во АСВ, 2002 - 296 с.

3. Богдановский, Г.А. Химическая экология / Г.А. Богдановский. М. : МГУ, 1994.-237 с.

4. Васильев, Р.Ф. Механизмы возбуждения хемилюминесценции / Р.Ф. Васильев // Известия АН СССР, Сер.физ. 1982. - Т. 46. - № 2. - С. 323329.

5. Ветрова, Е.В. Механизмы действия редокс активных соединений на биолюминесцентную систему НАД(Ф)Н:ФМН-оксидоредуктаза -люцифераза. Автореф. . дис. канд. биологических наук. - Красноярск, 2002. - 20с.

6. Вигдорович, В.И. Экологическая характеристика фенола, его миграция и очистка сточных вод, содержащих оксибензол / В.И. Вигдорович, А.Ю. Пудовкина // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. -2011. Т. 33. -№2. - С. 45-51.

7. Владимиров, Ю.А. Флуоресцентные зонды в исследованиях биологических мембран / Ю.А. Владимиров, Г.Е. Добрецов // М. : Наука, 1980.-320 с.

8. Гиль, Т.А. Гашение люминесценции светящихся бактерий как тест для оценки токсичности фенольных компонентов стоков / Т.А. Гиль, А.Э. Балаян, Д.И. Стом//Микробиология. 1983. - Т.52. - №6. - С. 1014-1016.

9. Гительзон, И.И. Светящиеся бактерии / И.И. Гительзон, Э.К. Родичева, С.Е. Медведева, Г.А. Примакова, С.И. Барцев, Г.А. Кратасюк, В.Н. Петушков, В.В. Межевикин, Е.С. Высоцкий, В.В. Заворуев, В.А. Кратасюк. Новосибирск: Наука, 1984. 280 с.

10. Глинка, Н. JL Задачи и упражнения по общей химии / Н. JI. Глинка. Л. : Химия, 1986.-272 с.

11. Гудков, А.Г. Механическая очистка сточных вод / А.Г. Гудков // Вологда: ВоГТУ, 2003. 152с.

12. Гусева, Т.В. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды / Т.В. Гусева, Я.П. Молчанова, Е.А. Заика, В.Н. Виниченко, Е.М. Аверочкин. Справочные материалы. СПб. : Эколайн, 2000. 61 с.

13. Евгеньев, М.И. Тест-методы и экология / М.И. Евгеньев // Соровский образовательный журнал. 1999. - № 11. - С. 29-34.

14. Елин, Е.С. Фенольные соединения в биосфере / Е.С. Елин. Новосибирск: СО РАН, 2001. 392 с.

15. Есимбекова, E.H. Сравнение иммобилизованной и растворимой биферментной системы НАДН: ФМН-оксидоредуктаза-люцифераза / E.H. Есимбекова, И.Г. Торгашина, В.А. Кратасюк // Биохимия. 2009. - Т. 74. -№6.-С. 853-859.

16. Ефремов, A.A. Эколого-химическая безопасность питьевой воды промышленных городов России: состояние и перспективы / А. А. Ефремов // Химия растительного сырья. 1998. - № 3. - С.75-81.

17. Жилин, Д.М. Исследование реакционной способности и детоксицирующих свойств гумусовых кислот по отношению к соединениям ртути: Автореф. дис. . канд. химических наук. М., 2006. -23 с.

18. Журавлев, А.И. Спонтанная биохемилюминесценция животных тканей // Биохемилюминесценция. М. : Наука, 1983. - С. 3-29.101

19. Иванов, В.Г. Органическая химия / В.Г. Иванов, В. А. Горленко, О.Н. Гева. М. : Мастерство, 2003. - 624с.

20. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 151.

21. Краснов, К.С. Физическая химия / К.С.Краснов, Н.К.Воробьев, И.Н. Годнев. М. : Высшая школа, 1995. - 420 с.

22. Краснова, О.И. Бактериальная биолюминесценция с флавинмононуклеотидом, активированным N-метилимидазолом / О.И. Краснова, H.A. Тюлькова, И.О. Дорошенко, J1.A. Франк // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. 2003. - Т. 44. - № 1- С. 5-8.

23. Кратасюк, В.А. Биолюминесцентный мониторинг стрессового состояния растений в замкнутых системах жизнеобеспечения / В.А. Кратасюк, E.H. Есимбекова, H.H. Реммель // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. - Т. 42. - № 6/1. - С. 32-35.

24. Кратасюк, В.А. Влияние фузариотоксинов на бактериальную биолюминесцентную систему in vitro / В.А. Кратасюк, О.И. Егорова, Н.С. Кудряшева, JI.C. Львова, Н.Ю. Орлова, В.О. Бытев // Прикладная биохимия и микробиология. 1998. - Т.34. - №2. - С.207-209.

25. Кратасюк, В.А. Гелевая модель функцонирования люциферазы в клетке / В.А. Кратасюк, В.В. Абакумова, Н.И. Ким // Биохимия. 1994. -Т.59. - №7. - С.761-765.

26. Кратасюк, В.А. Использование бактериальной биолюминесцеюнции и биолюминесцентного анализа / В.А. Кратасюк, И.И. Гительзон // Успехи микробиологии. 1987. - Т.21. - С.3-30.

27. Кудряшева, Н.С. Действие солей металлов на бактериальные биолюминесцентные системы различной сложности / Н.С. Кудряшева, J1.B. Зюзикова, Т.В. Гутник, A.B. Кузнецов // Биофизика. 1996. -Т. 41. -№.6.-С. 1264-1269.

28. Кудряшева, Н.С. Механизм действия солей металлов на бактериальную биолюминесцентную систему in vitro / Н.С. Кудряшева, Е.В. Зюзикова, Т.В. Гутник // Биофизика. 1999. - Т.44. - №2. - С. 244250.

29. Кудряшева, Н.С. Физико-химические основы биолюминесцентного анализа / Н.С. Кудряшева, В.А. Кратасюк, E.H. Есембекова. Красноярск: КГУ, 2000.- 154с.

30. Кудряшева, Н.С. Электронновозбужденные состояния при биолюминесценции / Н.С. Кудряшева, П.И. Белобров, В.А. Кратасюк, Д.Н. Шигорин//Доклады АН СССР. 1991.-Т. 321.-№4.-С. 837-841.

31. Куликова, H.A. Сравнительная характеристика элементного состава водорастворимых гуминовых веществ, гуминовых и фульвокислот дерново-подзолистых почв / H.A. Куликова, И.В. Перминова // Вестник МГУ. Сер. 17, Почвоведение.-2010.-№ 4.-С. 16-19.

32. Курц, A. JL Фенолы и хиноны / A. J1. Курц, М.В. Ливанцов, Л.И. Ливанцова // Методическая разработка для студентов III курса. М., 1996.

33. Куценко, С.А. Основы токсикологии / С. А. Куценко. СПб. : Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, 2002 - 395 с.

34. Лакович, Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии / Дж. Лакович. М. :Мир, 1986. - 496 с.

35. Левинский, Б.В. Все о гуматах / Б.В. Левинский. Иркутск: Корф-Полиграф, 2000. - 75 с.

36. Манжуль, М.М. Исследование свойств НАД(Р)Н:ФМН-оксидоредуктазы из морских люминесцентных бактерий Vibrio fischeri / М.М. Манжуль, В.С.Данилов // Журнал биохимии. 1994. - Т. 59. - № 10. -С. 1608-1614.

37. Немцева, Е.В. Механизм формирования электронного возбуждения в биолюминесцентной реакции бактерий / Е.В. Немцева, Н.С. Кудряшева // Успехи химии. 2007. - Т. 76 - № 1.- С. 101 -112.

38. Никольский, Б.П. Физическая химия / Б.П. Никольский, H.A. Смирнова, М.Ю. Панов, Н.В. Лутугина, В.В. Пальчевский, A.A. Пендин, Ф.А. Белинская, O.K. Первухин, А.К. Чарыков // Л. : Химия. 1987. - 880 с.

39. Орлов, Д.С. Гуминовые вещества в биосфере // Соровский образовательный журнал. 1997. - №2. - С. 56-63.

40. Орлов, Д.С. Сравнительное изучение сорбционного поглощения тяжелых металлов гуминовыми кислотами различного происхождения / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, А.Л. Саврова // Доклады РАН, сер. Геохимия,- 1995.-Т. 345.-№4.-С. 1-3.

41. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. М. : МГУ, 1992. - 259 е.

42. Перминова И.В. Гуминовые вещества в контексте зеленой химии / И.В. Перминова, Д.М. Жилин // Зеленая химия в России. М. : Изд-во МГУ, 2004.-С. 146-162.

43. Перминова, И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот: Дис. .д-ра химических наук. М., 2000. - С. 15.

44. Перминова, И.В. Гуминовые вещества вызов химикам XXI века / И.В. Перминова // Химия и жизнь. - 2008. - № 1. - С. 50-56.

45. Петушков В.Н. Способ определения активности протеаз / В.Н. Петушков, В.А. Кратасюк, A.M. Фиш, И.И. Гительзон // Авт.свид. № 1027615, опубл.07.07.83, Бюлл. -№ 25. С. 159.

46. Петушков, В.Я. Биферментная система NADH:FMN-оксидоредуктаза-люцифераза из светящихся бактерий / В.Я. Петушков, В.А. Кратасюк, Н.С. Родионова, A.M. Фиш, П.И. Белобров // Биохимия. -1984. Т. 49. - № 4. - С. 692-702.

47. Потапов, В.М. Органическая химия / В.М. Потапов, С.Н. Татаринчик. М. : Наука, 1989. - С. 370.

48. Родичева, Э.К. Каталог культур светящихся бактерий / Э.К.Родичева, Г.А. Выдрякова, С.Е. Медведева. Новосибирск: Наука, 1997,- 125с.

49. Серегин, И.В. Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост.: Автореф. . д-ра биологических наук. Москва, 2009. -53 с.

50. Смит, К. Молекулярная фотобиология / К. Смит, Ф. Хенеуолит. -М. : Мир. 1972.-272 с.

51. Стом, Д.И. Комбинированное действие нефтепродуктов и "Гумата" на дафний / Д.И. Стом, A.B. Дагуров // Сибирский экологический журнал.- 2004. № 1.-С. 35-40.

52. Тихонов М.Н., Цыган В.Н. Общие механизмы токсичности металлов. Электронный ресурс. // Antiatom. Безопасность и экология: [сайт]. [2010]. URL: http://www.antiatom.ru/2010 6-22.php. (дата обращения: 06.05.2012).

53. Трубецкая, О. Гуминовые вещества как природные фотоиндукторы, осуществляющие деградацию пестицидов в окружающей среде / О. Трубецкая, О. Резникова, О. Трубецкой // Доклады Академии наук. 2006.- Т. 406. № 4. - С. 567-569.

54. Федорова, Е.С. Биолюминесцентный мониторинг процессов детоксикации растворов органических соединений.: Автореф. . дис. канд. биологических наук. Пущино, 2011. - 21 с.

55. Федорова, Е.С. Детоксикация растворов органических окислителей гуминовыми веществами. Биолюминесцентный мониторинг / Е.С. Федорова, Н.С. Кудряшева, A.M. Кузнецов, Д.И. Стом, A.B. Белов, А.Г. Сизых // Доклады академии наук. 2005. - № 4. - С. 1-3.

56. Филов, В.А. Тиунов J1.A. Вредные химические вещества. Галоген- и кислородсодержащие органические соединения: Справочник / В.А. Филов, Л.А. Тиунов. СПб. : Химия, 1994.

57. Холодкевич, C.B. Перспективные методы обезвреживания органических загрязнений воды / C.B. Холодкевич, Г.Г. Юшина, Е.С. Апостолова // Экологическая химия. 1996. - Т. 5. - № 2. - С. 75-106.

58. Хотунцев, Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие / Ю.Л. Хотунцев. М.: Издательский центр «Академия», 2004. -480с.

59. Цыбульский, И.Е. Новые биосенсоры для мониторинга токсичности среды на основе морских люминесцентных бактерий / И.Е. Цыбульский, М. А. Сазыкина // Прикладная биохимия и микробиология. 2010. - Т. 46. -№ 5. - С. 552-557.

60. Чебакова, И. Б. Очистка сточных вод / И. Б. Чебакова. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001.-84 с.

61. Яворский, В.А. Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных / В.А. Яворский // Методические указания к лабораторным работам. М., 2006. - 24 с.

62. Якименко, О.С. Гуминовые препараты и оценка их биологической активности для целей сертификации / О.С. Якименко, В.А. Терехова // Почвоведение. Биология почв. 2011. - №11. - С. 1334-1343.

63. Agbenin, J.O. Competitive adsorption of copper and zinic by a Bt horizon of a savanna Alfisol as affected by pH and selective removal of hydrous oxides and organic matter / J.O. Agbenin, L.A. Olojo // Geoderma. 2004. - V. 119. -N.l-2 - P. 85-95.

64. Al-Abri, M. Combined humic substance and heavy metals coagulation, and membrane filtration under saline conditions / M. Al-Abri, A. Dakheel, C. Tizaoui, N. Hilal//Desalination.-2010.-V. 253. N.l-3. - P. 46-50.

65. Alexandrova, M. Effect of americium-241 on luminous bacteria. Role of peroxides / M. Alexandrova, T. Rozhko, G. Vydryakova, N. Kudryasheva // Journal of Environmental Radioactivity. 2011. - V. 102. - N. 4. - C. 407-411.

66. Bironaite, D. Interaction of quinines with Arabidopsis thaliana thioredoxin reductase / D. Bironaite, Z. Anusevic, J.P. Jacquot, N. Cenas // Biochemica et biophysica acta. 1998. - V. 1383.- P. 82-92.

67. Brunmark, A. Redox and addition chemistry of quinoid compounds and its biological implications / A. Brunmark, E. Cadenas // Free radical biology and medicine. 1989. - V. 7. -1. 4. - P. 435-477.

68. Bulish, A.A. Use of the luminescent bacterial system for rapid assessment of aquatic toxicity / A.A. Bulish, D.L. Isenberg // ISA trans actions. 1981. - V. 20.-P. 29-33.

69. Champe, P.C. Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry / P.C. Champe, R.A. Harvey, D. R. Ferrier // Lippincott Williams and Wilkins Publishers. 2005. - 608 p.

70. Chen, Y. Mechanisms of plant growth stimulation by humic substances: the role of organo-iron complexes / Y. Chen, C.E. Clapp, H. Magen // Journal of plant nutrition and soil science. 2004. - V. 50. - P. 1089-1095.

71. Cheng, Y. Combining biofunctional magnetic nanoparticles and ATP bioluminescence for rapid detection of Escherichia coli / Y. Cheng, Y. Liu, J. Huang, K. Li, W. Zhang, Y. Xian, L. Jin // Talanta. 2009. - V.77. - N. 4. - P. 1332-1336.

72. Costerton, J. Structure and plasticity at various organization levels in the bacterial cell / J. Costerton // Canadian Journal of microbiology. 1988. - V.34. -P. 513-521.

73. Donnelly, K. Utility of four strains of white-rot fungi for the detoxification of 2,4,6-trinitrotoluene in liquid culture / K. Donnelly, J. Chen, H. Huebner, K. Brown // Environmental toxicology and chemistry. 1997. - V. 16. -N. 6.-P. 1105-1110.

74. Esimbekova, E. N. Bioluminescent enzymatic tests for ecological monitoring / E. N. Esimbekova, V.A. Kratasyuk // Ecology and Safety, International scientific publications. 2008. - V. 2. - P. 578-586.

75. Francisco, W.A. Deuterium kinetic isotope effects and the mechanism of the bacterial luciferase reaction / W.A. Francisco, H.M. Abu-Soud, A.J. DelMonte, D.A. Singleton, T.O. Baldwin, F.M. Raushel // Biochemistry. -1998.-V. 37.-P. 2596.

76. Frank, C. Lu. Basic toxicology / C. Lu Frank//CRC. 1996.-. 376 p.

77. Gachter, R. Regulation of copper availability to phytoplankton by macromolecules in lake water / R. Gachter, J.S. Davis, A. Mares // Environmental science and technology. 1978.-V. 12.-N. 13-P. 1416-1421.

78. Garcia-Mina, J.M. Metal-humic complexes and plant micronutrient uptake: a study based on different plant species cultivated in diverse soil types / J.M. Garcia-Mina, M.C. Antolin, M. Sanchez-Diaz // Plant and soil. 2004. -V. 258.-N. 1-2.-P. 57-68.

79. Girotti, S. Monitoring of environmental pollutants by bioluminescent bacteria / S. Girotti, E.N. Ferri, M.G. Fumo, E. Maiolini // Analytica chimica acta. 2008. - V. 608. - N. 1. - P. 2-29.

80. Grabert, E. About the effect of nutrients on the luminescent bacteria test / E. Grabert, F. Kossler // Bioluminescence and chemiluminescence, Wiley, Chichester. 1997. - P. 291-294.

81. Gray, N. F. Biology of wastewater treatment. Series on environmental science and management / N. F. Gray // World scientific publishing company. -2004.-V. 4.-P. 1444.

82. Gu, B. Enhanced microbial reduction of Cr (VI) and U (VI) by different natural organic matter fractions / B. Gu, J.Chen // Geochim cosmochim acta. -2003.-V. 67-P. 3575-3582.

83. Hastings, J. W. Bioluminescence / J.W. Hastings // Cell Physiology, Academic Press, NY, 2001. P. 1115-1131.

84. Hastings, J.W. Intermediates in the bioluminescent oxidation of reduced flavin mononucleotide / J.W. Hastings, Q.H. Gibson // The journal of biological chemistry. 1963. - V. 238. - P. 2537.

85. Havelcova, M. Sorption of metal ions on lignite and the derived humic substances / M. Havelcova, J. Mizera, I. Sykorov, M. Pekar // Journal of hazardous materials. 2009. - V. 161. -1. 1. - P. 559-564.

86. Heelis, P.F. The photophysical and photochemical properties of flavins (isoalloxazines)//Chemical society reviews. 1982. - V.l 1- N. 1-P. 15-39.

87. Hooda, V. Phytoremediation of toxic metals from soil and waste water / V. Hooda // Journal of environmental biology 2007. - V.28. - N. 2. - P. 367376.

88. Hsieha, C.Y. Toxicity of the 13 priority pollutant metals to Vibrio fischeri in the Microtox® chronic toxicity test / C.Y. Hsieha, M.H. Tsaib, D. K. Ryanc, O.C. Pancorbo // The science of the total environment. 2004. - V. 320. -I.-P. 37-50.

89. Hu, X. Combined effects of titanium dioxide and humic acid on the bioaccumulation of cadmium in Zebrafish / X. Hu, Q. Chen, L. Jiang, Z. Yu, D. Jiang, D. Yin // Environmental pollution. 2011. - V. 159. - N. 5. - P. 11511158.

90. Hunter, D.M. Rapid detection and identification of bacterial pathogens by using an ATP bioluminescence immunoassay / D.M. Hunter, D.V. Lim // Journal of food protection. 2010. - V. 73.-N. 4.-P. 739-746.

91. Imbufe, A.U. Effects of potassium humate on aggregate stability of two soils from Victoria, Australia / A.U. Imbufe, A.F. Patti, D. Burrow, A. Surapaneni, W.R. Jackson, A.D. Milner // Geoderma. 2005. - V. 125. -1. 3-4. -P. 321-330.

92. John, B. Storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soil under different types of land use / B. John, T. Yamashita, B. Ludwig, H. Flessa // Geoderma. 2005. - V. 128. -1. 1-2. - P. 63-79.

93. Kamnev, A.A. Effects of tritium and humic substances on cells of Photobacterium phosphoreum: bioluminescence and FTIR spectroscopic studies / A.A. Kamnev, A.V. Tugarova, M.A. Alexandrova, P.A. Tarantilis, M.G.1.l

94. Polissiou, N.S. Kudryasheva // Spectroscopy in the biological sciences of the XXI Century. Intracellular fluorescence spectroscopy, P6cs, Hungary, 2011. P. 35.

95. Katafias, A. Hydrogen peroxide as a reductant of hexacyanoferrate (III) in alkaline solutions: kinetic studies / A. Katafias, O. Impert, P. Kita // Transition metal chemistry. 2008. - V.33. - N. 8. - P. 1041-1046.

96. Kerner, M. Self-organization of dissolved organic matter to micelle-like micropadicles in river water / M. Kerner, H. Hohenberg, S. Ertl, M. Reckermann, A. Spitzy // Nature. 2003. - V. 422. - P. 150-154.

97. Khwaja, A.R. Binding constants of divalent mercury (Hg2+) in soil humic acids and soil organic matter / A.R. Khwaja, P.R. Bloom, P.L. Brezonik // Environmental science and technology. 2006. - V. 40. - N. 3. - P. 844-849.

98. Kirillova, T.N. Effect of halogenated fluorescent compounds on bioluminescent reactions / T.N. Kirillova, M.A. Gerasimova, E.V. Nemtseva, N.S. Kudryasheva // Analytical and bioanalytical chemistry. 2011. - V. 400. - N.2. -P. 343-351.

99. Kleinhempel, D. Ein beitrag zur theories des huminstoffzustandes // Albrecht thaer archiv. 1970. -V. 14. - N. 1. - P. 3-14.

100. Klocking, R. Medical aspects and applications of humic substances // Biopolymers for medical and pharmaceutical applications / R. Klocking, B. Helbig // Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KGaA, Weinheim. 2005. - P. 316.

101. Kochany, J. Application of humic substances in environmental remediation / J. Kochany, W. Smith // WM'01 Conference, February 25-March 1, 2001, Tucson, AZ.-P. 1-12.

102. Kratasyuk, V. Bioluminescent enzyme assay for the indication of plant stress in enclosed life support systems / V. Kratasyuk, E. Esimbekova, M. Correll, R. Bucklin // Luminescence. 2011. - V. 26. -1. 6. - P. 543-546.

103. Kratasyuk, V.A. Principle of luciferase biotesting / V.A. Kratasyuk // Proceeding of the First International School "Biological Luminescence". -Singapore, 1990. World Scientific Publishing Co., 1990. P. 550-558.

104. Kratasyuk, V.A. The use of bioluminescent biotests for study of natural and laboratory aquatic ecosystems / V.A. Kratasyuk, E.N. Esimbekova, M.I. Gladyshev, E.B. Khromichek, A.M. Kuznetsov, E.A. Ivanova // Chemosphere. -2001.-V. 42.-N. 8.-P. 909-915.

105. Kudryasheva, N. Bioluminescent assays: effects of quinones and phenols / N. Kudryasheva, E. Vetrova, A. Kuznetsov, V. Kratasyuk, D. Stom // Ecotoxicology and environmental safety. 2002. - V. 53 - N. 4. - P. 221-225.

106. Kudryasheva, N. Nonspecific effects of exogenous compounds on bacterial bioluminescent enzymes: Fluorescence study / N. Kudryasheva // Current enzyme inhibition. 2006. - V. 2. - N. 4. - P. 363-372.

107. Kudryasheva, N.S. Bioluminescence and exogenous compounds. Physico-chemical basis for bioluminescent assay / N.S. Kudryasheva // Journal of photochemistry and photobiology B: Biology. 2006. - V. 86. - N.l. - P. 7786.

108. Kudryasheva, N.S. Effect of quinones and phenols on the triple enzymic bioluminescent system with protease / N.S. Kudryasheva, E.N. Esimbekova, N.N. Remmel, V.A. Kratasyuk, A.J.W.G Visser, A.van Hoek // Luminescence. 2003. - V. 18. - N.4. - P.224-228.

109. Kudryasheva, N.S. Effects of quinones and phenols on the NAD(H)-dependent triple systems / N.S. Kudryasheva, I.Y. Kudinova, E.N. Esimbekova, V.A. Kratasyuk, D.I. Stom // Chemosphere. 1998. - V. 38. - N. 4. - P. 751758.

110. Kudryasheva, N.S. Interaction of aromatic compounds with Photobacterium leiognathi luciferase: fluorescence anisotropy study / N.S. Kudryasheva, E.V. Nemtseva, A.J.W.G. Visser, A.van Hoek // Luminescence. -2003. V.18. -N.3. - P. 156-161.

111. Kulikova, N.A. Estimation of uptake of humic substances from different sources by Escherichia coli cells under optimum and salt stress conditions by use of tritium-labeled humic materials / N.A. Kulikova, I.V.114

112. Perminova, G.A. Badun, M.G. Chernysheva, O.V. Koroleva, E.A. Tsvetkova // Applied and environmental microbiology. 2010. - V. 76. - N. 18. - P. 62236230.

113. Lakowicz, J. R. Principles of fluorescence spectroscopy / J. R. Lakowicz // Springer. 2006. - 954 p.

114. Lee, J. Chemistry and biochemistry of flavins and flavoenzymes. orlando / J. Lee, I.B.C. Matheson, F. Muller, D.J. O'Kane, J. Vervoot, A.J.W.G. Visser // CRC Press, 1991. V. 11. - P. 109-151.

115. Lorenzo, J.I. Effect of humic acids on speciation and toxicity of copper to paracentrotus lipids larvae in seawater / J.I. Lorenzo, O. Nieto, R. Beiras // Aquatic toxicology. -2002. V. 58.-N. 1-2.-P. 27-41.

116. Lovley, D. R. Bioremediation of metal contamination / D. R. Lovley, J. D. Coates // Current opinion in biotechnology. 1997. - V. 8. - I. 3. - P. 285289.

117. Low, J.C. Energy transfer evidence for in vitro and in vivo complexes of Vibrio harveyi flavin reductase P and luciferase / J.C. Low, S.C. Tu // Photochemistry and photobiology. 2003. - V. 77. - P. 446.

118. McCapra, F. Chemical generation of excited states: the basis of chemiluminescence and bioluminescence / F. McCapra // Methods in enzymology. 2000. - V. 305. - P. 3-47.

119. Medvedeva, S.E. Bioluminescent Bioassays Based on Luminous Bacteria / S.E. Medvedeva, N.A. Tyulkova, A.M. Kuznetsov, E.K. Rodicheva // Journal of Siberian federal university. 2009. - V.4. - N. 2 - P. 418-452.

120. Meighen, E.A. Bacterial bioluminescence: organization, regulation, and application of the lux genes / E.A. Meighen // The FASEB Journal. 1993. - V. 7. - N. 11 -P. 1016-1022.

121. Natecz-Jawecki, G. Evaluation of toxicity of medical devices using Spirotox and Microtox tests: I. Toxicity of selected toxicants in various diluents / G. Natecz-Jawecki, B. Rudz, J. Sawicki // Biomedical materials research. -1997. V. 35 - P. 101-105.

122. Nealson, K.H. Isolation, indentification and manipulation of luminous bacteria / K.H. Nealson // Methods in enzymology. 1978. - V. 57. - P. 153166.

123. Paisio, C. E. Toxicity of phenol solutions treated with rapeseed and tomato hairy roots / C. E. Paisio, P. S. González, A. Gerbaudo, M. L. Bertuzzi,

124. E. Agostini // Desalination. 2010. - V. 263. -1. 1-3. - P. 23-28.

125. Park, Ji-Sook. Phenol toxicity to the aquatic macrophyte Lemna paucicostata / Ji-Sook Park, M. T. Brown, T. Han // Aquatic toxicology. 2012. -V. 106-107.-P. 182-188.

126. Pegoraro, R.F. Diffusive flux of cationic micronutrients in two Oxisols as affected by low-molecular-weight organic acids and cover-crop residue / R.F. Pegoraro, I.R. Silva, R.F. Nováis, E.S. Mendonca, V.H. Alvarez, F.N. Nunes,

127. F.M. Fonseca, T.J. Smyth // Journal of plant nutrition and soil science- 2005. -V. 168.-N. 3.-P. 334-341.

128. Pena-Mendez, E. M. Humic substances compounds of still unknown structure: applications in agriculture, industry, environment, and biomedicine /

129. E. M. Pena-Mendez, J. Havel, J. Patocka // Journal of applied biomedicine. -2005.-V. 3.-N. l.-P. 13-24.

130. Petukhov, V.N. Plant Biotests for Soil and Water Contaminated with Oil and Oil Products / V.N. Petukhov, V.M. Fomchenkov, V.A. Chugunov and V.P. Kholodenko // Applied biochemistry and microbiology. 2000. - V. 36. -N. 6.-P. 564-567.

131. Piccolo, A. Chromatographic and spectrophotometric properties of dissolved humic substances compared with macromolecular polymers / A. Piccolo, P. Conte, A. Cozzolino // Soil science. 2001. - V. 166. - N. 3 - P. 174-185.

132. Provenzano, M. Fluorescence behaviour of Zn and Ni complexes of humic acids from different source / M. Provenzano, V. D'Orazio, M. Jerzykiewiez, N. Senesi // Chemosphere. 2004. - V. 55. - N. 6. - P.885-892.

133. Raushel, F.M. Proposed mechanism for the bacterial luciferase reaction involving a dioxirane intermediate / F.M. Raushel, T. O. Baldwin // Biochemical and biophysical research communications. 1989. - V. 164. - P. 1137-1142.

134. Remmel, N.N. Bioluminescent biosensors for space biotechnology / N.N. Remmel, E.N. Esimbekova, S.M. Gusev, V.A. Kratasyuk // Luminescence. -2006,-V.21.-N. 5. P.288.

135. Ren, S. Phenol mechanism of toxic action classification and prediction: a decision tree approach / S. Ren // Toxicology letters. 2003. - V. 144. -1. 3. -P. 313-323.

136. Rodriguez, C. E. An examination of quinone toxicity using the yeast Saccharomyces cerevisiae model system / C. E. Rodriguez, M. Shinyashiki, J. Froines, R. C. Yu, J. M. Fukuto, A. K. Cho // Toxicology. 2004 - V. 201. - I. 1-3.-P. 185-196.

137. Schmidt, T.M. Bioluminescence of the insect pathogen Xenorhabdus luminescens / T.M. Schmidt, K. Kopecky, K.H. Nealson // Applied and environmental microbiology. 1989. - V. 55. - N. 10 - P. 2607-2612.

138. Schultz, T.W. Quinone-induced toxicity to Tetrahymena: structure-activity relationships / T.W. Schultz, G.D. Sinks, M.T.D. Cronin // Aquatic toxicology. 1997. - V. 39. -1. 3-4. -P.267-278.

139. Stom, D.I. Bioluminescent method in studying the complex effect of sewage components / D.I. Stom, T.A. Geel, A.E. Balayan, A.M. Kuznetsov, S.E. Medvedeva // Archives of environmental contamination and toxicology. 1992. -V .22.-1. 2-P. 203-208.

140. Tao, S. Uptake of copper by neon tetras (Paracheirodon innesi) in the presence and absence of particulate and humic matter / S. Tao, T. Liang, C. Liu, S. Xu // Ecotoxicology. 1999. - V. 8. - N. 4. - P. 269-275.

141. Trubetskoj, O.A. Photochemical activity and fluorescence of electrophoretic fractions of aquatic humic matter / O.A. Trubetskoj, O.E. Trubetskaya, C. Richard // Water resources. 2009. - V.36. -1. 5 - P. 518-524.

142. Tyulkova, N.A. Bacterial bioluminescence and its application / N.A. Tyulkova, S.E. Medvedeva, E.K. Rodicheva, A.M. Kuznetsov // Bioluminescence in focus A Collection of illuminating essays, Research Signpost.Trivandrum, India, - 2009. - P. 27-49.

143. Tyulkova, N.A. Purification of bacterial luciferase from Photobacterium Leiognathi with the use of FPLC-system / N.A. Tyulkova // Bacterial Luminescence. Singapore: World Scient, 1990-P.369-74.

144. Valimaa, A.L. A novel biosensor for the detection of zearalenone family mycotoxins in milk / A.L. Valimaa, A.T. Kivisto, P.I. Leskinen, M.T. Karp // Journal of microbiological methods. 2010. -V.80. - N. 1. - P. 44-48.

145. Vanysek, P. Electrochemical series / P. Vanysek // Handbook of chemistry and physics. Chemical Rubber Company Press LLC, 2007.

146. Vervoort, J. Bacterial luciferase: a carbon-13, nitrogen-15, and phosphorus-31 nuclear magnetic resonance investigation / J. Vervoort, F. Muller, D.J. O'Kane, J. Lee, A. Bacher // Biochemistry. 1986. - V. 25. - P. 8067-8075.

147. Vetrova, E. V. Effect of quinone on the fluorescence decay dynamics of endogenous flavin bound to bacterial luciferase / E. V. Vetrova, N. S Kudryasheva, K. H Cheng // Biophysical chemistry. 2009. - V. 141. - N 1. -C. 59-65.

148. Watanabe, T. Studies on luciferase from Photobacterium phosphoreum. XI. Interaction of 8-substituted FMNH2 with luciferase / T. Watanabe, K. Matsui, S. Kasai, T. Nakamura // Biochemistry. 1978. V. 84. - N. 6. - P. 1441-1446.

149. Wershaw, R.L. Molecular aggregation of humic substances / R.L. Wershaw // Soil science- 1999.-V. 164.-N. 11.-P. 803-813.

150. Williams P. L. The Principles of toxicology: Environmental and industrial applications / P. L. Williams, R. C. James, S. M. Roberts // Wiley-Interscience, 2000. 603 p.

151. Zhilin, D. Reduction of Cr(VI) by peat and coal humic substances / D. Zhilin, P. Schmitt-Kopplin, I. Perminova // Environmental chemistry letters. -2004.-V. 2.-P. 141-145.