Реферат: Разработка метода для исследования неконтактного влияния антрацена на локомоторную активность спермы быка

Содержание

Введение… 3

1. Обзор литературы… 5

1.1 Взаимодействиеэлектромагнитных полей с биологическими системами        4

1.2 Различные подходы кобъяснению действия электромагнитных полей    8

1.3. Некоторые особенностистроения сперматозоида… 12

1.4 Метод определениянеконтатного влияния антрацена на локомоторную активность сперматозоидов быка… 13

1.4.1 Объект исследования… 13

1.4.2 Материал исследования… 14

1.4.3 Метод исследованиянеконтактного влияния антрацена на локомоторную активность сперматозоидов быка… 14

Заключение… 17

Список литературы:… 18

/>Введение

Кнастоящему времени в зарубежной и отечественной литературе накоплензначительный экспериментальный материал по воздействию слабых электромагнитныхизлучений на биологические системы разных уровней организации [4]. Появилисьтакже факты, свидетельствующие о неконтактном влиянии химических веществ набиообъекты. Действие химических веществ на живые организмы происходит не толькопри непосредственном молекулярном контакте. Энергоинформационные свойства химическихвеществ распространяются в пространстве подобно волнам. Часть энергиипредставлена в виде поля и может излучаться в пространство, передаваться другимтелам, при этом изменяя их свойства. Таким образом, предполагается, чтонеконтактное влияние химических веществ имеет электромагнитную природу. Этоэлектромагнитное излучение может, вероятно, возникать в результате колебаниямолекул химического вещества.

Доказательствомнеконтактного влияния различных веществ на биологические объекты могут служитьследующие факты: пчёлы слетаются на мёд даже в том случае, когда он герметичнозакрыт в стеклянной банке, или другой факт – некоторые насекомые чувствуютзапах при столь малой концентрации вещества, что на каждую особь в среднемприходится менее одной молекулы [11].

Представляетсяинтересным рассмотрение такой проблемы, как неконтактное воздействие соединенийбензоидного ряда (в частности антрацена) на активность спермы быка. Цельюданной работы является установление факта неконтактного воздействия соединенийбензоидного ряда на активность спермы быка.

/>1. Обзор литературы

 

1.1 Взаимодействие электромагнитныхполей с биологическими системами.

Впоследнее время высказываются различные предположения, и все они сходны водном: предполагается, что физические и физико-химические процессы, связаные сизлучением и поглощением квантов электромагнитного поля, могут бытьиспользованы клетками как средство информационных взаимодействий биосистемы [2].Была высказана концепция о том, что электромагнитная среда составляетнеобходимое и обязательное условие организованности живого вещества в земной биосфере.

Поэтомуадекватное существование живых организмов как сложноорганизованных объединениймолекул и атомов в мире электромагнитных волн определяется оптимальнымвзаимодействием электромагнитных полей организма с некоторыми компонентамиизлучения электромагнитного спектра, приходящего от Солнца и от Земли [6]. Изэтого следует, что в процессе эволюции у живых организмов должны былисформироваться биологические системы, которые могли бы воспринимать информациюиз внешней среды, и это предположение находит экспериментальные доказательстваи подтверждения [3,6].

Такфункционирующая клетка служит источником и носителем сложного электромагнитногополя, структура которого, порождаемая биохимическими процессами, постоянноуправляет всей метаболической деятельностью живой клетки. В таком понимании, содной стороны, клетка – это сложный биохимический комплекс, с другой –электромагнитное поле [2].

Внастоящее время накоплено достаточно фактов, свидетельствующих о том, что наоснове дистантных межклеточных взаимодействий строится не только развитиемногоклеточного организма, но и жизнедеятельность его как целого. Почти всерегуляторные механизмы в многоклеточном организме функционируют посредствомвзаимодействия клеток. Межклеточное взаимодействие на различных этапахиндивидуального развития многоклеточного организма выступает как ведущиймеханизм формирования клеточных систем, обладающих пространственно-временнойупорядочностью, и являются ведущим фактором синтеза в клеточных ассоциациях[3].

Электромагнитныепроцессы происходят на всех уровнях функционирования любых видов – отпростейших до человека. Установлено, что максимальной чувствительностьюобладают целостные организмы, меньшей – изолированные органы и клетки, и ещёменьшей–растворы макромолекул [6]. Электромагнитные процессы играютсущественную роль в регуляции всех сторон жизнедеятельности организма. Особыйинтерес представляют данные и теоретические соображения, свидетельствующие осуществовании дистантной электромагнитной сигнализации между элементами иструктурами организма, осуществляемой посредством генерации и рецепцииэлектромагнитных полей. Такая сигнализация обеспечивает, по-видимому,согласование многообразных колебательных процессов в организме. А любойколебательный процесс связан с электромагнитными колебаниями. Полученыэкспериментальные данные синхронизации колебаний макромолекул и клеток, а такжеих взаимодействие посредством электромагнитных взаимодействий в разныхчастотных диапазонах [5]. Электромагнитные колебания генерируются во всех живыхклетках, в органе и целом организме.

Такимобразом, наряду с разнообразными средствами информационных взаимодействий спомощью органов чувств в мире животных эволюционно сформировались взаимосвязипосредством электромагнитных полей. Такая электромагнитная сигнализацияявляется универсальным, наиболее надёжным средством информационных связей,обеспечивающих координацию и интеграцию деятельности особей в группах, сообществахи популяциях [5].

Сравнительнонедавно развилась идея о том, что электроны и электромагнитные поля, как болеелабильные, чем молекулы, элементы живой материи, несут энергию, заряды иинформацию, являясь своего рода горючим для всех жизненных процессов [7].

Кнастоящему времени в зарубежной и отечественной литературе накоплензначительный экспериментальный материал по воздействию слабых электромагнитныхизлучений на биологические системы разных уровней организации [4]. В живыхорганизмах имеются системы, особенно чувствительные к электромагнитным полям.Обнаружить, вскрыть эти системы, особенно чувствительные к электромагнитнымполям, можно только путём биологических исследований, учитывая не толькофизические, но и биологические закономерности взаимодействия электромагнитныхполей с живыми организмами [6]. Именно биологические исследования привели куспешному обнаружению различных проявлений биологического действияэлектромагнитных полей. Многообразные проявления биологического действияэлектромагнитных полей отражают наличие у живых организмов специфическихвеществ, сформировавшихся в процессе эволюционного развития. Только исходя изтакого предположения, можно объяснить экспериментально обнаруживаемую высокуючувствительность к электромагнитным полям у организмов всей эволюционнойиерархии, реакции на электромагнитные поля самых различных биологических структури систем и, наконец, чувствительность живых существ к изменениям природныхэлектромагнитных полей во внешней среде [6]. Электромагнитные поля могутоказывать влияния двоякого рода: регулировать способность животныхориентироваться в пространстве и ритмику биологических процессов у различныхорганизмов, либо нарушать поведение организмов и процессы их жизнедеятельности.Действие электромагнитных полей на поведение животных проявляется в измененииобщей двигательной активности, в стремлении животных уйти от областивоздействия, в ориентационных реакциях на электромагнитные поля. В большинствеслучаях под действием электромагнитных полей возникают те или иные нарушенияфизиологических процессов. Характер этих нарушений приводит к заключению, что воснове их лежит воздействие электромагнитных полей на электромагнитныепроцессы, связанные с регуляцией физиологических функций [6].

1.2 Различные подходы к объяснениюдействия электромагнитных полей

Существуютподходы к объяснению механизма действия электромагнитных полей, основанные нарассмотрении энергетических взаимодействий электромагнитных полей сбиологическими структурами – поглощение квантов электромагнитного излучения,энергия которых соответствует разности энергетических уровней молекул имолекулярных комплексов. В результате экспериментов предполагают, чтомультистационарные мембранные системы могут подвергаться регуляции электромагнитнымполем малой амплитуды. Существуют критические частоты воздействия, на которыхпроисходит смена потенциально возможных режимов функционирования системы.Полученные данные свидетельствуют, что изменение ионной силы и рН в примембранномслое существенно влияет на метаболическое состояние клетки, вплоть достимуляции её деления. Одним из механизмов такого воздействия являются переходыпериферических белков из связанного на мембранах состояния в цитоплазму и обратно[4]. Существует много гипотез, касающихся конкретной физической,физико-химической и биологической интерпретации взаимодействияэлектромагнитного поля с биообъектом. Несмотря на существование различных точекзрения, многие исследователи едины в главном: электромагнитные возмущенияоказывают воздействие прежде всего на физико-химические процессы, а через нихна направленность биохимических реакций [2].

Помнению А.П. Дуброва (1973), биологические эффекты действия естественныхэлектромагнитных полей обусловлены влиянием на магнитно-электрические свойствамолекул воды, входящей в состав клеточных мембран, и проницаемость самихмембран [2]. Гипотеза влияния электромагнитных полей через воду важна тем, чтокаждой частице растворённого вещества соответствует конкретная структура гидратнойоболочки. Структура воды представляет собой набор мерцающих кластеров, ипоэтому диполи воды могут служить «мишенью» для электромагнитных волн в клетке.Изменение физико-химических свойств воды, а именно поверхностного натяжения,вязкости, электропроводности, диэлектрической проницаемости, поглощения светанеизбежно должно повлечь за собой изменение единой системы воды с молекуламибелков, нуклеиновой кислоты, полисахаридов, липидов [2]. Биологические мембранывыполняют основную роль в поддержании функционирования и тонкой регуляции всехбез исключения органов живого организма. Электромагнитные поля через изменениепроницаемости биологических мембран могут оказывать влияние на весь организм вцелом, вызывая гамму изменений в организме человека, животных и растений [1].

P. Debay (1934) предполагает, чтоэлектромагнитные поля влияют на нейтральные молекулы, которые при этомдеформируются. Эти изменения сопровождаются внутренним трением и выделениемтепла [8].

Ионнаятеория П.П. Лазарева (1935) объясняет влияние электромагнитных полей назаряженные молекулы и заключается в том, что в клетках живой ткани, помещённойв перменное поле, возникают переменные токи. Вследствие этого, ионы совершают вклетках периодические движения, а их трение друг об друга вызываетвозникновение тепла.

Помнению E. Grant и др.(1974) и K. Illinder (1974),основой биологических эффектов электромагнитного поля СВЧ-диапазона служитвзаимодействие электромагнитного поля и молекулярных компонентов организма [8].

А.С.Пресман (1968) и Ю.А. Холодов (1966) считают, что основными моментами вмеханизме действия электромагнитных полей являются: индуцирование ионных токовв тканях, связанное с потерями энергии за счёт проводимости; колебаниедипольных молекул ткани, связанное с диэлектрическими потерями энергии,резонансное поглощение энергии молекулами тканей. Они указывают, чтоэлектромагнитные поля могут поляризовать боковые цепи белковой молекулы,вызывая разрыв водородных связей и изменяя зону гидратации молекул, а такжевлияют на ориентацию макромолекул (РНК и ДНК) и тем самым изменяютбиологические процессы [8].

Помнению А.С. Пресмана, под влиянием электромагнитных полей происходитупорядочивание гидратных оболочек белковых молекул. Было показано, чтосульфидные группы (-SH) под влиянием электромагнитныхполей изменяются. В результате таких изменений должны изменяться конформацииферментов. Помимо этого, в клетках нарушается распределение микроэлементов.Высказывается также предположение, что через изменение степени окисленияметалла, входящего в активный центр фермента, под действием электромагнитныхполей, изменяется работа фермента  [4].

Помнению советского биофизика С.Э. Шноля, основным механизмом биологическогофункционирования молекул является изменение их конформации. Вращательные идругие движения молекул обуславливают поглощение электромагнитных волн, аконформационные колебания отдельных молекул могут синхронизироватьсяпосредством электромагнитного поля. В результате периодических изменений объёмамакромолекулы генерируются акустические волны и низкочастотное электромагнитноеполе. Взаимодействие макромолекул осуществляется посредством этих полей [9].Таким образом, электромагнитные поля влияют на биохимические процессы, изменяютферментативную активность, окислительные процессы в организмах животных. Вкачестве возможных путей реализации действия полей на биологические объектыпредлагаются ещё и такие механизмы, как изменение ориентации больших молекул всильных полях, тормозящее влияние на ротационную диффузию больших молекул,изменение угла химической связи в молекуле, изменение скорости протонноготуннелирования в водородных связях между нуклеотидами, составляющими молекулуДНК; влияние на пульсирующие биотоки, что может вызвать механические смещенияисточников биопотенциалов [10].

1.3. Некоторые особенности строениясперматозоида

 

Сперматозоид- мелкие подвижные гаметы самцов, образуемые гонадами самцов-семенниками. Формаспермиев у различных животных различна, однако строение их однотипно. Каждыйсперматозоид можно подразделить на пять участков. В головке сперматозоиданаходится ядро содержащие гаплоидное число хромосом и прикрытое акросомой.Акросома — особая структура ограниченная мембраной — содержит гидролитическиеферменты, способствующие проникновению спермия в ооцит непосредственно передоплодотворением таким образом функционально ее можно рассматривать какувеличенную лизосому. В короткой шейке спермия расположена пара центриолей,лежащих под прямым углом друг к другу. Микротрубочки одной из центриолей удлиняются, образуя осевую нить жгутика, проходящую вдоль всей остальной частисперматозоида. Средняя часть расширена за счет содержащихся в неймногочисленных митохондрий, собранных в спираль вокруг жгутика. Эти митохондриидоставляют энергию для сократительных механизмов, обеспечивающих движенияжгутика.

Одноготолько жгутикового движения недостаточно, чтобы сперматозоид мог пройтирасстояние от влагалища до места, где происходит оплодотворение. Главнаялокомоторная задача спермиев состоит в том, чтобы скопиться вокруг ооцита иориентироваться определенным образом, прежде чем проникнуть сквозь мембраныооцита [13].        

1.4 Метод определения неконтатноговлияния антрацена на локомоторную активность сперматозоидов быка1.4.1 Объект исследования

Вкачестве объекта исследования предлагается взять сперматозоиды быка, какнаиболее чувствительные к воздействию различных факторов.

 

1.4.2 Материал исследования

Для проведения эксперимента необходимо взять веществобензоидного ряда, а именно антрацен.

/>

/>                                

                         Антрацен (С14Н10)

Согласно литературным данным, в одном из колец возникаеткольцевой ток, который может перемещаться из одного кольца в другое. Появляетсяэлектромагнитный момент, и тепловое колебание молекул химических веществстановится как электромагнитное. Таким образом, в результате кольцевого токавозникает электромагнитное поле, которое оказывает воздействие на биологическиеобъекты.

1.4.3 Метод исследования неконтактного влиянияантрацена на локомоторную активность сперматозоидов быка

Для определения неконтактного влияния можно  использоватьследующий метод.

Перед началом опыта препарат сперма быка, растворённой впитательной среде, необходимо микроскопировать  при увеличении не менее, чем в280 раз. Для этого помещают препарат на предметное стекло в отверстиефильтровальной бумаги, пропитанной питательной средой. Отверстия фильтровальнойбумаги по диаметру должно совпадать с полем обзора в микроскопе. Далее накрытьпокровным стеклом и микроскопировать. Убедивись в том, что сперматозоиды непотеряли подвижность, приготовить  опытный раствор с концентрациейсперматозоидов 10-30 штук на одну пробу. Таким образом сделать не менее десятипрепаратов. Микроскопировать приготовленные препараты и подсчитать количествомёртвых сперматозоидов. После этого половина приготовленных проб кладётся напрепарат антрацена, количеством 30 г герметично запаянного в двухслойнуюполиэтиленовую ёмкость. Для контроля вторую половину проб поместить нагерметично запаянную двухслойную полиэтиленовую ёмкость, содержащюу 30 гдисцилированной воды. Через определённые промежутки времени (5-15 мин.) всепрепараты микроскопируются. При этом подсчитывается количество мёртвыхсперматозоидов. Микроскопирование проводится до  тех пор, пока в пробахостаются живые сперматозоиды. 

 После этого необходимопостроить графики зависимости количества мертвых сперматозоидов от времени дляопыта и контроля. По  графикам  находится  время  отмирания половины сперматозоидов (t0,5).Смотри рис.1.

Для оценки достоверности экспериментальных данныхнеобходимо сделать следующие расчёты [14]:

/> 

 %

/>/>/>100

/>/> 50

/>  0

                                t0,5       t,мин

рис.1 Графикзависимости количества мёртвых сперматозоидов от времени.

Заключение

Так как сперматозоиды быка обладают высокой чувствительностьюк различным влияниям биохимических веществ, можно предположить, что антрацен  оказываетна них неконтактное влияние. Для выяснения степени этого влияния на локомоторнуюактивность спермы быка необходимы дальнейшие экспериментальные исследования, в томчисле основанные на применении метода, разработанного в данном проекте.

Изучениеэтой проблемы представляется в дальнейшем перспективным, так как она связана сомногими аспектами неконтактного влияния химических веществ на биологические объекты.

Список литературы:

 

1.   Дубров А.П.Геомагнитное поле и жизнь. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 176 с.

2.   Казначеев В.П.,Михайлова Л.П. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей. –Новосибирск: Наука, 1985. – 180 с.

3.   Казначеев В.П.,Михайлова Л.П. Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. –Новосибирск: Наука, 1981. – 205 с.

4.   Плюснина Т.Ю.,Ризжеченко Г.Ю., Аксёнов С.И., Черняков Г.Н. Влияние слабого электрическоговоздействия на триггерную систему трансмембранного ионного переноса //Биофизика, 1994, Т.39 вып. 2. – стр.89

5.   Пресман А.С.Электромагнитная сигнализация в живой природе. – М.: Советское радио, 1974. –63 с.

6.   Пресман А.С.Электромагнитные поля и живая природа. – М.: Наука, 1968. –288 с.

7.   Сент-Дьери А.Биоэлектроника. – М.: Мир, 1971.  79 с.

8.   Сердюк А.М.Взаимодействие организма с электромагнитными полями как с факторами окружающейсреды. – Киев: Наукова думка, 1977. – 288 с.

9.   Шноль С.Э.Конформационные колебания макромолекул // Колебательные процессы вбиологических и химических системах: Труды Всесоюзного симпозиума покомб.процессам в биологических и химических системах. – М.: Наука, 1967. – с.22

10. Влияние магнитных полей на биологическиеобъекты / под редакцией Холодова Ю.А. – М.: Наука, 1971. – 304 с.

11. Григорьев В.И., Мякишиев Г.Я. Силыв природе. – М.: Наука. – 415 с.

12. Симаков Ю.Г. Живые приборы. -  М.:Знания, 1986. — 176 с.

13. Грин Н., Стаут У., Тейлор Р.Биология. В 3-х т. Т.3.: Пер. с анг./ Под ред. Сопера Р. – М.: Мир, 1990. – 376с.

14. Фролов Ю.П. Математические методыв биологии. ЭВМ и программирование. Самара: Изд-во «Самарский университет»,1996. 264 с.