Лекция-экскурсия на биологическом факультете МГУ имени М. В. Ломоносова

ких исследований для изучения жизни.

Спектроскопия – один из методов изучения энергетической структуры молекул и атомов. Он строится на разложении белого цвета в радугу – это происходит благодаря тому, что белый цвет содержит другие цвета. Существуют световые волны разных диапазонов: ультрафиолет, инфракрасный свет и видимый спектр. В зависимости от энергетических характеристик света, он может взаимодействовать с определёнными веществами, молекулами, клетками, биологическими объектами.

Что интересного есть в Лаборатории фитобиологии и биофотоники Биофака МГУ?

1. Фемтосекундный лазер.

Источник света, который генерирует вспышку длительностью в 1 фемтосекунду. Источник лазерного излучения позволяет следить за поведением молекул.

2. Оптический параметрический генератор.

Устройство позволяет получать свет любой энергии и плавно регулировать её. Оно открывает огромные возможности для изучения разных систем, в том числе и инновационных материалов, чем также занимается МГУ имени Ломоносова.

3. Световой микроскоп.

По сути, классический микроскоп. Он позволяет видеть объекты в проходящем свете. Наличие специальной техники для детекции единичных фотонов открывает ряд дополнительных возможностей. Например, данный микроскоп может использоваться в режиме флюоресценции, в том числе многофотонной флюоресценции и микроскопии высокого временного разрешения.

Какие важные задачи можно решить при помощи биофизики?

Считается, что морковь крайне полезна благодаря высокому содержанию каротиноидов. Однако для достижения заметного терапевтического эффекта человеку необходимо употребить 50 тонн моркови, что нереально. Причём тут биофизика?

Благодаря этой науке можно создать белковый препарат, который будет адресно доставлять молекулы каротина в нужные части тела, что существенно повысит эффективность воздействия вещества на организм.

Другая интересная задача: для рыб одним из источников каротина являются микроводоросли, которые произрастают в больших количествах в водоёмах. Они являются некими биологическими реакторами, производящими питательные вещества для водных обитателей. Основываясь на этом свойстве микроводорослей, можно создать новые медицинские препараты или корма для аквакультурных рыб. Почему это важно? Например, если рацион лосося не содержит достаточного количества полезных веществ, то его мясо будет бледно-красного или даже белого цвета.

К слову, как раз сейчас лаборатория исследует физиологию водорослей, производящих каротиноиды, а также занимается поиском способов оптимизации этого производства.

Также Евгений Максимов показал ребятам примеры белков, в которых содержится данный пигмент, и рассказал о его особенностях:

Оранжевый каротиноидный белок является фотоактивным. Если мы посветим на него синим светом, то он превратится в красный. Эту реакцию мы изучали последние лет 5 довольно активно, что позволило нам открыть другие белки, которые используются в транспорте каротиноидов. Сейчас мы совместно с нашими коллегами из других институтов активно занимаемся изучением каротиноидного транспорта и каротиноидными белками из различных объектов. Это не только водоросли, но и тутовые шелкопряды.            

Вопросы от экскурсионной группы

Что такое каротиноидный транспорт?

Молекула в воде не растворяется. Мы состоим из воды примерно на 2/3, поэтому для эффективного транспорта по организму вещество должно быть водорастворимым. Добиться растворимости гидрофобной молекулы можно за счёт помещения её в другую молекулу с необходимыми свойствами.

Такой молекулой может быть белок.

Лазеры или любые приспособления, которыми интересуется ваша кафедра, могут как-то в здоровье человеку помочь?

Одно из направлений лаборатории – разработка методов терапии онкологических заболеваний, основанных на воздействии света на молекулы, генерирующие активные формы кислорода. Такая терапия называется фотодинамической.

Главная задача заключается в том, чтобы научиться доставлять необходимые молекулы в раковые клетки и эффективно переводить их в рабочее состояние при помощи света таким образом, чтобы погибали только раковые клетки – важно, чтобы не было негативного воздействия на здоровые ткани.

В чём флюоресценция может помочь людям в будущем?

Природные и искусственные красители могут использоваться в медицине для визуализации, а также диагностики усвоения кислорода и питательных веществ.

Кстати, для проведения такого анализа иногда нет необходимости сдавать кровь – это делается с помощью длинноволнового инфракрасного излучения непосредственно через кожу.

Заинтересовались биофизикой? Тогда рекомендуем посмотреть наше видео с экскурсии в МГУ!