Кинетические характеристики восстановления иоднитротетразолия хлорида как индикатора диффузии реагента в бактериальные клетки и коррозионной активности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Македошин, Александр Сергеевич

  • Македошин, Александр Сергеевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2018, Нижний Новгород
  • Специальность ВАК РФ02.00.04
  • Количество страниц 0
Македошин, Александр Сергеевич. Кинетические характеристики восстановления иоднитротетразолия хлорида как индикатора диффузии реагента в бактериальные клетки и коррозионной активности: дис. кандидат наук: 02.00.04 - Физическая химия. Нижний Новгород. 2018. 0 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Македошин, Александр Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Соли тетразолия. Строение, свойства

1.2. Использование солей тетразолия в экологических исследованиях

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Используемые приборы

2.2. Объекты и материалы исследования

2.3. Методика проведения кинетических исследований

2.4. Определение химического состава экссудата, формируемого 54 на поверхности металла

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Кинетика восстановления иоднитротетразолия хлорида химическими компонентами бактерий

3.2. Стимулированная бактериями-органотрофами коррозия низкоуглеродистой стали 69 ВЫВОДЫ 89 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 91 ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСМ - атомно-силовая микроскопия; АТФ - аденозинтрифосфат;

БФСТ - 2-(2-бензотиазолил)-3-(4-фтальгидразидил)-5-стирил-2Н-тетразолия хлорид;

ИНТ - иоднитротетразолия хлорид (2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенил-2Н-тетразолия хлорид);

МИК - микробиологически индуцированная коррозия; МСТ - мультисубстратное тестирование;

МТТ - 3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенил-2Н-тетразолия бромид; НАДН - никотинамидадениндинуклеотид;

НСТ - нитросиний тетразолия хлорид (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-

бифенилилен)-бис-(2- п-нитрофенил -5-фенил-2Н-тетразолия хлорид));

НТ - неотетразолия хлорид (3,3'-(4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-дифенил)-2Н-

тетразолия хлорид);

СПС - спектр потребления субстратов;

СТ - синий тетразолия хлорид (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-дифенил-2Н-тетразолия хлорид));

ТНСТ - тетранитросиний тетразолия хлорид (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-и-нитрофенил-2Н-тетразолия хлорид)); ТФ - тетразолия фиолетовый хлорид (2,5-дифенил-3-(1-нафтил)-тетразолия хлорид);

ТФТ - 2,3,5-трифенилтетразолия хлорид; ФАД - флавинадениндинуклеотид; ФМН - флавинмононуклеотид;

ХТТ - 2,3-бис-(2-метокси-4-нитро-5-сульфофенил)-2Н-тетразолий-5 карбоксанилид;

ЦПЭ (БТБ) - цепь переноса электронов; ЯМР - ядерный магнитный резонанс.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Физическая химия», 02.00.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кинетические характеристики восстановления иоднитротетразолия хлорида как индикатора диффузии реагента в бактериальные клетки и коррозионной активности»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Использование солей тетразолия в научных и практических целях основано на их способности к неселективному восстановлению с раскрытием цикла и образованием окрашенных продуктов - формазанов.

В экологических исследованиях через интенсивность восстановления солей тетразолия оценивается в целом жизнеспособность микроорганизмов и их сообществ: при оценке негативных последствий в окружающей среде вследствие промышленных и бытовых загрязнений; при анализе активного ила; при выявлении воздействия на металлоконструкции и корпуса судов обрастания микроорганизмами; при проведении скрининга и мониторинга состояния почв и др.

Возможности солей тетразолия могли бы быть использованы и при

оценке коррозионной активности аэробных бактерий-органотрофов и

выявлении стимулирующих коррозию факторов биогенной природы. По

оценочным данным коррозия наносит ущерб в масштабе национальных

экономик до четырёх процентов ВВП. Если потери металла предсказуемы, то

можно превентивными мерами их сократить, предотвратить аварийные

ситуации, например, за счёт своевременной замены отдельных

металлических узлов и деталей. Это часто позволяет избежать техногенных

катастроф с негативными последствиями для окружающей среды и человека,

решить такую важную экологическую проблему, как ресурсосбереженение.

Однако, если металлы и металлоконструкции эксплуатируются в условиях,

благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов, коррозионный

процесс развивается существенно активнее, чем следовало бы ожидать,

исходя из закономерностей электрохимической или химической коррозии.

Коррозия металлов, опосредованная продуктами жизнедеятельности

микроорганизмов, в настоящее время рассматривается как самостоятельный

вид повреждения металлов - биологическая коррозия. В связи с чем

4

важными являются не только поиск ингибиторов коррозии и мер по защите поверхности металла, но и разработка мероприятий превентивного характера, основанных на принципах жизнедеятельности микроорганизмов. В частности, за индикатор коррозионной активности бактерий можно было бы принять реакции солей тетразолия. Однако, как известно, через восстановление солей тетразолия регистрируется отклик не всего микробного сообщества, а только его части, способной активно восстанавливать соль тетразолия.

Определение соответствия между восстановительной способностью бактерий к тетразолиевым реагентам и их активностью позволит, на наш взгляд, повысить точность индикаторных методов на основе солей тетразолия в решении экологических задач.

Целью диссертационной работы является выявление методами химической кинетики причин различной восстановительной способности бактерий к иоднитротетразолия хлориду (ИНТ) и определение на этой основе возможностей ИНТ как индикаторов коррозионной активности бактерий по отношению к стали.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

- выявление роли транспорта ИНТ в клетки на эффективные кинетические характеристики восстановления тетразолия хлорида клеточными компонентами бактерий, суспензированных в физиологическом растворе через:

• экспериментальное определение зависимости начальной скорости восстановления ИНТ от исходной концентрации реагента при участии бактерий, различающихся строением клеточной стенки;

• экспериментальное установление влияния на зависимость К0 = Я[ИНТ]0) температуры и осмолярности дисперсионной среды в суспензии бактерий;

• уточнение эффективных кинетических характеристик (общий порядок, £эф) восстановления ИНТ клеточными компонентами бактерий Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli;

- выявление способности бактерий-органотрофов к формированию на поверхности низкоуглеродистой стали биоплёнок и образованию пероксида водорода как факторов коррозионной активности бактерий и их роли в негативных последствиях для экологии окружающей среды.

Научная новизна работы:

- Впервые методами химической кинетики показано, что на восстановление ИНТ оказывает влияние строение клеточной стенки бактерий, определяющее диффузию соли тетразолия в клетку и эффективную скорость её восстановления.

- На основании количественных кинетических характеристик установлено, что отклик микроорганизмов на соль тетразолия как индикатор в решении экологических задач определяется соотношением в сообществе грамположительных (с высокой восстановительной способностью) и грамотрицательных (с низкой восстановительной способностью) бактерий.

- Установлена линейная зависимость начальной скорости восстановления ИНТ с участием бактерий от исходной концентрации реагента, что является критерием пассивной диффузии вещества в клетку.

- Показано, что бактерии, вне зависимости от их восстановительной способности к ИНТ, активно заселяют поверхность стали в условиях, благоприятных для их жизнедеятельности, выделяют пероксид водорода как продукт биотрансформации кислорода и оказывают стимулирующее воздействие на коррозию низкоуглеродистой стали до сопряжения её с электрохимическими и химическими факторами.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в

определении взаимосвязи между скоростью восстановления ИНТ

химическими компонентами бактерий, суспензированных в

физиологическом растворе, и строением клеточной стенки, определяющей

6

диффузию реагента в клетки. В связи с чем количественная оценка восстановительной способности бактерий-органотрофов по отношению к ИНТ делает возможным повышение точности индикаторных методов на основе солей тетразолия в решении целого ряда экологических проблем, включая прогнозирование и регулирование антропогенного воздействия на экологию окружающей среды, исследование коррозионной активности бактерий-органотрофов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Определение начальной скорости восстановления ИНТ в зависимости от исходной концентрации соли тетразолия.

2. Выявление влияния на зависимость К0 = /([ИНТ]0) температуры и осмолярности дисперсионной среды в суспензии бактерий.

3. Определение и уточнение эффективных кинетических характеристик восстановления ИНТ клеточными компонентами бактерий Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli.

4. Заселение поверхности низкоуглеродистой стали бактериями-органотрофами и формирование биоплёнки.

5. Образование коррозионно-активного пероксида водорода как одного из стимулирующих факторов бактериальной коррозии стали.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на XV и XVI Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (Нижний Новгород, 2016, 2017 гг.), IX Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2017 г.), III Российском конгрессе по катализу «РОСКАТАЛИЗ» (Нижний Новгород, 2017 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ.

Личный вклад автора. Автор непосредственно проводил весь комплекс экспериментальной работы по кинетике восстановления ИНТ при участии бактерий, осуществлял статистическую и математическую обработку результатов, принимал участие в обсуждении экспериментальных данных, в том числе на конференциях различного уровня, в подготовке к публикации научных статей. Биологические эксперименты проводились при участии к.х.н. Калининой А.А.; исследования поверхности стали АСМ-методом - при участии аспиранта Сазановой Т.С., методом сканирующей электронной микроскопии - при участии к.т.н. Разова Е.Н. (Институт проблем машиностроения РАН, г. Нижний Новгород); испытания на растяжение стали проводились на кафедре «Материаловедение, технологии материалов и термическая обработка металлов» под руководством д.т.н. профессора Хлыбова А.А.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Соли тетразолия. Строение, свойства

История открытия солей тетразолия, их свойства, использование достаточно подробно рассмотрены в ряде обзорных работ [1-6]. Следует отметить, что химия солей тетразолия и продуктов их восстановления -формазанов - активно изучается с конца ХУШ столетия. В 1894 году фон Пехманн и Рунге описали синтез некоторых солей тетразолия окислением формазанов [7]. В настоящее время продолжается активное изучение химии солей тетразолия и продуктов их восстановления, о чём свидетельствует периодическое появление в печати публикаций по этому направлению [8-24]. Первые же сведения о возможности использования солей тетразолия в биологических объектах датируются 1941 г. [25]. Было доказано, что они могут быть неселективными маркерами жизнеспособности клеток и организмов [1-4, 6, 26-28].

Соли тетразолия в кристаллическом виде представляют собой бесцветные или окрашенные в бледно-желтый цвет соединения, реже -оранжевые соли [2]. Многие из этих солей, в частности хлориды, растворимы в воде с образованием растворов с рН - 7, в метаноле и этаноле. Бромиды и иодиды тетразолия растворяются в этих же растворителях, но более медленно [29]. При нагревании до 180 - 220°С [30, 31] или при воздействии прямого солнечного света [32, 33, 34, 35] они разлагаются. В слабоосновных растворах (при рН -10) происходит разрыв тетразольного цикла по четвертичному атому азота с образованием окрашенных формазанов [32, 33, 34, 36].

Основой молекулы является тетразолевое пятичленное ненасыщенное кольцо, которое содержит две двойные связи, один углерод и четыре атома азота, один из которых имеет положительный заряд [1, 2].

Для солей тетразолия были предложены две структуры, известные как соли 1Н-тетразолия и 2Н-тетразолия [37]. Но из-за синтетических сложностей образование этих двух изомеров неоднозначно. Найнхем предположил, а в 1955 г. установил [29], что двойные связи в тетразолиевом цикле не являются строго локализованными, вследствие чего предложена структура резонансного гибрида крайних форм (I) и (II):

II

I

Позднее Шиле и его коллеги [38] пришли к выводу, что соли тетразолия во всех случаях не могут быть резонансным гибридом двух эквивалентных структур. Они предложили определенную структуру для кольца тетразолия с фиксированными связями и существование при этом различных стереоизомеров.

Заместители в положениях N2 и N3 являются преимущественно ароматическими или гетероциклическими, например арил; арил, замещённый алкилом; сульфо-, азофениларилин; гетарил (пиридинил, тиазолил, имидазолил и др.) [2]. ^-заместитель может иметь, кроме ароматической и гетероциклической, и алифатическую природу: -Ш3, -Ш2, ^ и др.

Соли тетразолия (в основном хлориды и бромиды), используемые в биохимических исследованиях, относятся к 2Н-тетразолиевой группе [1-3]:

2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенилтетразолия хлорид (ИНТ)

2,3,5-трифенилтетразолия хлорид (ТФТ)

3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенилтетразолия бромид (МТТ)

2,5-дифенил-3-(1-нафтил)-тетразолия хлорид (тетразолий фиолетовый, ТФ)

2-(2'-бензотиазолил)-3-(4'-фталгидразидил)-5-стерилтетразолия хлорид

(БФСТ)

Кроме монотетразолиевых солей, известны ди-, три- и политетразолиевые соли [18, 39].

Тетразолиевые кольца таких солей могут быть связаны через атомы углерода (^С-соли), например:

Или атомы например:

3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2-и-нитрофенил-5-фенилтетразолия хлорид) (НСТ)

3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-и-нитрофенилтетразолия

хлорид) (ТНСТ)

3,3'-(4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-дифенилтетразолия хлорид) (НТ)

3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенил-илен)-бис-(2,5-дифенилтетразолия хлорид)

(СТ)

Реже встречаются политетразолиевые соли [18, 39]:

к &

Т!> = соль тетразолия Несмотря на огромное многообразие солей тетразолия, в биохимических исследованиях чаще всего используются монотетразолиевые соли в связи с их способностью к мягкому восстановлению с раскрытием тетразолиевого кольца и образованием нейтральных интенсивно окрашенных (от вишнёво-красных до пурпурно-чёрных) соединений - формазанов (азогидразонов), содержащих азогидразонную систему связей [1-6, 40-48]:

При этом заместители при N и С3 соответствуют заместителям при N2, N3 и С5 тетразолиевых солей.

Формазаны обычно представляют собой твердые вещества с относительно низкой температурой плавления. Триарилформазаны растворимы в хлороформе и ацетоне, в воде растворимость незначительна.

В 1941 году Хантер и Робертс предположили, что формазаны являются резонансными гибридами с хелатной структурой [49]:

Хауззер и др. показали, что некоторые формазаны могут быть изомеризованы с красной до жёлтой формы при воздействии видимого света. Молекула формазана может быть представлена четырьмя стереоизомерными структурами [50]:

Цис-син и транс-син структуры образуют хелатный цикл, при этом транс-син форма является наиболее благоприятной. Молекулы формазана, способные образовывать хелатный цикл - красные, остальные, не образующие водородной связи - жёлтые:

«красные» формазаны (хелатная форма)

«жёлтые» формазаны (окрытая форма)

В работах Липуновой определена конфигурация формазановых структур в терминах Е- и 7-изомерии [51].

Рентгеноструктурные исследования большой серии формазанов выявили три конфигурационные комбинации: Е77, ЕЕ7 и ЕЕЕ (^-Ы2, N2-Cз и Сэ-ВД:

Конфигурация формазанов во многом определяется стерическим эффектом заместителя у атома углерода. Таким образом, изомеры EZZ характерны для формазанов с объёмным заместителем R3 (Ph, But, NO2 и т.д.). Кроме того, конфигурация EZZ стабилизируется внутримолекулярной водородной связью в шестиядерном хелатном кольце N-H---N. Результаты квантово-химических расчетов ab initio всех возможных конформаций свидетельствуют о том, что структура EZZ является наиболее устойчивой [52]. Изомер EEZ стабилизируется связью N2-HN5 в пятичленном кольце, а форма EEE стабилизируется межмолекулярными H-связями.

В биологических исследованиях практически всегда используются соли тетразолия, восстанавливающиеся до красных формазанов. Их структура характеризуется наличием сильной внутримолекулярной водородной связи (НЫг -К5), вследствие чего образуется шестичленный хелат с плоской геометрией.

Были предложены две структуры (III) и (IV) красных форм формазана, однако, пока не удалось индивидуально выделить каждый из них в отдельности. Таким образом, красные формазаны могут рассматриваться как резонансный гибрид, имеющий «квазиароматическое» шестичленное кольцо (V), стабилизируемое мезомерным эффектом [2, 4]:

III

IV

V

В отличие от хелатных красных формазанов «открытые» жёлтые формазаны способны существовать как истинные изомеры. Однако более поздние результаты показали, что красные триарильные формазаны тоже могут существовать в таутомерном состоянии [4, 29].

Таутомерные формы красных формазанов имеют очень короткое

3 13

время жизни (10- до 10- сек). Положение таутомерного равновесия зависит от электроноакцепторной способности заместителей, расположенных в фенильных группах при N или К5. Так, с электроноакцепторной группой (например, нитрогруппой) равновесие смещается в сторону таутомера, где атом водорода связан с атомом азота, несущим эту акцепторную группу. Электроноакцепторные группы заместителя (например, и-нитрофенил) при N или N будут снижать прочность водородной связи настолько, что станет возможным раскрытие хелатного цикла и изменение окраски формазана.

Важный вклад в установление таутомерных структур внесли работы по спектральной характеристике формазанов [2, 4, 29, 53]. В ИК-спектрах имеют место характерные полосы поглощения для связей C=N, N-H и N=H.

Сигнал N-H формазана в спектре ЯМР является также показательным при оценке структуры. Сигнал ^Н в области нижнего поля при 5 16 м. д. проявляет водородную связь внутримолекулярного соединения, тогда как сдвиги в верхнем поле этого сигнала при 5 10 м. д. указывают на ослабление водородной связи внутри молекулы. Аббас изучил ^^сигналы макроциклических бис-формазанов в спектре 1Н ЯМР и сравнил положения ^^сигналов в спектрах ^-ЯМР предложенных структур VI и VII. Соединение VI обнаруживало резкий сигнал ^Н в области нижнего поля при 5 15,70 м. д., что указывает на внутримолекулярная водородная связь. С другой стороны, ^^сигнал макроциклического формазана VII был найден при 5 11,94 м. д. Эти сдвиги в поведении ^^сигнала указывают на ослабление внутримолекулярной водородной связи, что можно объяснить увеличением размера макроциклов VII по сравнению с VI [53].

VI VII

В случае 1 -арил-5-гетарилформазанов наряду с протонным равновесием характерна и амино-иминная (формазан-формазеновая таутомерия) с участием атома азота азагетероциклических заместителей [4]:

Восстановление солей тетразолия протекает ступенчато. После принятия одного электрона образуется нейтральный свободный радикал -тетразолинил, являющийся интермедиатом между солью тетразолия и формазаном [2, 54]:

соль тетразолия тетразолинил формазан

Структура тетразолинила была установлена методом ЭПР. Она стабилизируется мезомерным эффектом «-заместителей в ^фенильном кольце [54].

Тетразолинил имеет характерное поглощение (600 - 700 нм) в видимой области спектра. Он может реагировать сам с собой: одна молекула окисляется, в то время как вторая молекула восстанавливается (диспропорционирование) (2 TS• ^ соль тетразолия + формазан) [54].

Диформазаны образуются по аналогичной схеме: сначала формируется монотетразолинил, а затем - дитетразолинил [2, 54].

Использование дитетразолиевой соли сопровождается образованием нескольких продуктов. При её восстановлении образуется довольно стабильный основной промежуточный продукт: один остаток (фрагмент) тетразолия, содержащий тетразолиевое кольцо, остается неизменным, а тетрозолиевое кольцо второго фрагмента раскрывается с образованием

19

соответствующего формазана. Такой полуформазан также может диспропорционировать до соли тетразолия и формазана. Все это приводит к довольно сложной схеме восстановления солей дитетразолия [55]:

D

у

+е\

#ts-ts*

TS-TS

^ TS-TS

Di

. +e F-TS -

** F-F

F-TS

TS-TS - соль дитетразолия, TS^ - тетразолинил-радикал, F-TS полуформазан, F-F - диформазан, D - дисмутация [55]

Основными свойствами, которые позволяют использовать систему тетразолий-формазан в биохимических исследованиях, являются следующие [1-6, 40-48]:

- растворимость соли тетразолия в воде, плохая растворимость в воде соответствующего формазана при слабой его растворимости в липидах;

- способность к ферментативному восстановлению (редуцируемость);

- бесцветность соли тетразолия и интенсивная окраска соответствующего формазана;

- субстантивность (сродство) соли тетразолия и формазана к исследуемому объекту.

Под субстантивностью солей тетразолия имеется в виду их быстрое, но неспецифическое и почти необратимое присоединение к компонентам клеток, тканей (белки, липопротеины, нуклеиновые кислоты и т.д.). Степень субстантивности зависит от ряда факторов: от структуры соли, её

концентрации и значения рН раствора, от наличия высокомолекулярных соединений. Соли тетразолия наиболее субстантивны по отношению к липопротеинам и липопротеин-содержащим структурам, в меньшей степени к белкам, липидам и макромолекулам, таким как целлюлоза и её производные [1].

Известно, что сродство солей тетразолия к клетке определяется ион-ионным взаимодействием между положительно заряженным катионом тетразолия с отрицательно заряженными группами белков, а также Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями. Экстракция липидов или фосфолипидов уменьшает сродство солей тетразолия к клетке, но предварительная фиксация или повреждение мембраны клетки, вызванное замораживанием, размораживанием и т.д., увеличивает это свойство. Однако для нитрозамещенных монотетразолиев этот фактор не играет большой роли, даже если они обладают низкой субстантивностью.

Субстантивность формазанов прежде всего можно объяснить, как способность взаимодействия нейтральных формазанов с различными компонентами клетки, особенно белками. В её основе лежат гидрофобные эффекты [1, 56, 57].

Восстановление солей тетразолия до формазана в физиологических условиях необратимо, поэтому термин «редуцируемость» подчёркивает однонаправленный перенос электронов в реакции восстановления. Редуцируемость зависит от молекулярной структуры, условий эксперимента, рН, от присутствия кислорода и других веществ [1].

Окислительно-восстановительные потенциалы солей тетразолия достаточно точно определяются с помощью потенциометрических или полярографических методов, например, с помощью потенциала полуволны. Они варьируются в зависимости от химической структуры соединения, условий эксперимента (рН, концентрация) и состояния восстановительной системы (табл. 1.1) [1, 2].

Однако следует отметить, что численные значения окислительно-

21

восстановительных потенциалов солей тетразолия, полученные полярографически, часто противоречивы и должны рассматриваться только как приближенные, поскольку в физиологических условиях восстановление солей тетразолия происходит необратимо и постадийно через различные посредники [2]. Вместе с этим, формазаны, как правило, нерастворимы, в связи с чем их концентрация в клетке зависит не только от восстановительного процесса. Исходя из этого, для восстановления соли тетразолия в физиологических условиях целесообразнее использовать термин «редуцируемость» (способность к восстановлению соли тетразолия), о которой говорилось выше, вместо окислительно-восстановительного потенциала [1].

Так, например, в работе [2] была исследована редуцируемость 25 различных солей тетразолия. Соли тетразолия растворяли в универсальном буферном растворе с добавлением аскорбиновой кислоты при значениях рН от 2,5 до 11,5 с шагом от 0,3 до 0,5 единиц. Аскорбиновая кислота с увеличением рН сильнее проявляет восстановительные свойства, тем самым легче восстанавливаются те соли, из которых получаются формазаны при самых низких значениях рН (табл. 1.1).

Таким образом, за показатель редуцируемости принималось самое низкое значение рН, при котором происходило восстановление соли тетразолия до формазана.

Наиболее важными факторами в относительной редуцируемости солей тетразолия оказались количество и положение нитрогрупп в заместителях. Такие электроотрицательные группы, как йод или тиазолил, лучше способствуют восстановлению солей тетразолия [1].

Полярографические исследования окислительно-восстановительных

потенциалов солей тетразолия, а также тесты, измеряющие их относительные

редуцируемости, приводят к одному и тому же ряду восстановительной

способности солей тетразолия: тринитромонотетразолиевая соль >

динитромонотетразолиевая соль > БФСТ > МТТ > ИНТ > ТНСТ >

22

> НСТ > ТНСТ1/2 > НТ > СТ > ТФ > ТФТ [1, 2].

Следует отметить, что восстановительная способность солей тетразолия зависит от наличия детергентов, макромолекул, ионов тяжёлых металлов и других [1, 2, 58].

Таблица 1.1. Потенциалы полуволн ^1/2) и первые диапазоны восстановления солей тетразолия [1]

Соль тетразолия E1/2, мВ (рН = 7,2) Минимальное значение рН восстановления аскорбиновой кислотой

ТНСТ (3,3'-(3,3 '-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-п-нитрофенил-2Н-тетразолия хлорид)) -50 5,5

НСТ (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'- бифенилилен)-бис-(2-п-нитрофенил -5-фенил-2Н-тетразолия хлорид)) -50 5,5 - 6,8

ИНТ (2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенил-2Н-тетразолия хлорид) -90 5,0

MTT (3 -(4,5 -диметил-2-тиазолил)-2,5 -дифенил-2Н-тетразолия бромид) -110 5,0 - 5,5

CT (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5 -дифенил-2Н-тетразолия хлорид)) -160 10,0 - 10,5

НТ (3,3'-(4,4'-бифенилилен)-бис-(2,5-ди-фенил-2Н-тетразолия хлорид)) -170 9,4 - 9,7

НСТ (3,3'-(3,3'-диметокси-4,4'- бифенилилен)-бис-(2-п-нитрофенил-5-фенил-2Н-тетразолия хлорид)) (моновосстановление) -176 7,1

ТФТ (2,3,5-трифенилтетразолия хлорид) -490 11,0

Соли тетразолия со значениями Ei/2 ниже, чем -170 мВ (НСТ, МТТ, ИНТ, ТНСТ) легко восстанавливаются и широко используются в биохимических, цитологических, экологических и других исследованиях.

К настоящему времени утвердилось мнение, что восстановление солей тетразолия протекает с участием компонентов мембранно-локализованной электронно-транспортной системы клеток, или дыхательной цепи.

Прежде чем перейти к рассмотрению взаимосвязи между восстановлением солей тетразолия и природой клеточных доноров электронов, коротко следует остановиться на принципах организации электронного транспорта в клетках.

В ходе эволюции сложилось, что основным источником энергии в клетке является энергия химических связей АТФ. При ферментативном гидролизе АТФ выделяется энергия, достаточная для осуществления целого ряда функций живой клетки, в том числе и синтетической.

Одним из главных источников АТФ является окислительное фосфорилирование, движущая сила которого обеспечивается совокупностью окислительно-восстановительных процессов в цепи переноса электронов (ЦПЭ). Согласно хемиосмотической теории Митчелла [59, 60], в ходе электронного транспорта с участием ферментов и специальных переносчиков от некоторых первичных доноров электронов на конечный акцептор, как правило, кислород, создаётся разность электрохимических потенциалов протонов, которая является движущей силой активации АТФ-синтетазы. При этом предполагается, что мембрана, в которой локализованы все участники этого сложного процесса, непрозрачна для протонов. «Перекачка» протонов с одной стороны мембраны на другую осуществляется только ферментами ЦПЭ, а в обратном направлении только через АТФ-синтетазу с её активацией. У эукариот этот процесс осуществляется во внутренней мембране митохондрий. У бактерий, которые являются безъядерными, прокариотами, ферменты и переносчики электронов находятся непосредственно в плазматической мембране или в специальных «впячиваниях» мембраны - мезосомах. Градиент электрохимического потенциала Н+ создается за счёт транспорта протонов из цитозольной части клетки в периплазматическое пространство между плазмалеммой и клеточной стенкой бактерий (рис. 1.1).

Похожие диссертационные работы по специальности «Физическая химия», 02.00.04 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Македошин, Александр Сергеевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Altman, F.P. Tetrazolium salts and formazans / F.P. Altman - ISBN 3-43710453- 5. Gustav Fisher Verlag. Stuttgart. 1976. 51 p.

2. Seidler, E. The Tetrazolium-Fonnazan System: Design and Histochemistry / E. Seidler - ISBN 3-437-11366-6. New York: G.Fischer. Stuttgart. 1991. 79 p.

3. Sabnis, R.W. Handbook of Biological Dyes and Stains Synthesis and Industrial applications / R.W. Sabnis - ISBN: 978-0-470-40753-0. John Wiley & Sons Inc. 2010. 521 p.

4. Бузыкин, Б.И. Прогресс в химии формазанов. Синтез-свойства-применение / Б.И. Бузыкин и др. - М.: Научный мир. 2009. 295 с.

5. §enöz, H. The Chemistry of Formazans and Tetrazolium Salts / H. §enöz // Hacettepe J. Biol. & Chem. 2012. V. 40. № 3. P. 293-301.

6. Круглов, Ю.В. Микробное сообщество почвы: физиологическое разнообразие и методы исследования (обзор) / Круглов Ю.В. // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. №1. С. 46-59.

7. Pechmann, H.V. Oxidation der Formazyl-verbindungen II / H.V. Pechmann, P. Runge // Ber. Deutsch. Chem. Ges. 1894. V. 27. 2920 p.

8. Lewis, J.W. Infrared absorption and resonance Raman scattering of Photochromic triphenylformazans / J.W. Lewis, C. Sandfory // J. Chem. 1983. V. 61. 809 p.

9. Ishiyama, M. A new sulfonated tetrazolium salts/ M. Ishiyama, M. Shiga et al. // Chem. Pharm. Bull. 1993. V. 41. № 6. P. 1118-1122.

10. Wan, H. The cytotoxicity evaluation of Kevlar and Silicon Carbide by MMT assay / H. Wan, R. Williams, P. Doherty, D.F. Williams // J. Mat. Sci. Mat. Med. 1994. V. 5. P. 441-445.

11. Ibrahim, Y.A. New synthesis of macrocyclic crown-formazans from pyruvic acid derivatives / Y.A. Ibrahim, Ahmed H.M. Elwahy, A.A. Abbas // Tetrahedron. 1994. V. 50. № 39. P. 11489-11498.

12. Baranyi, J. A dynamic approach to predicting bacterial growth in food / J. Baranyi, T.A. Roberts // Int. J. Food Microbiol. 1994. V. 23. P. 277-294.

13. Ishiyama, M. A highly water-soluble disulfonated tetrazolium salts / M. Ishiyama, Y. Miyazono, et al. // Talanta. 1997. V. 44. P. 1299-1305.

14. Sherif, O.E. Effect of solvents on the electronic absorption spectra of some substituted diarylformazans / O.E. Sherif // Monat. Für Chem. 1997. V. 128. P. 981-990.

15. Tezcan, H. Substituent effects on the spectral properties of some 3-substituted Formazans / H. Tezcan, N. Özkan // Dyes and Pigments. 2003. V. 56. P. 159-166.

16. Frolova, N.A. New C-arylation reaction found during a study on the interaction of aldo hydrazones and arenediazonium chlorides / N.A. Frolova, S.Z. Vatsadze, N.Y. Vetokhina, V.E. Zavodnik, N.V. Zyk // Mendeleev Commun. 2006. V. 16. P. 251-254.

17. Desai, K.G. Microbial screening of novel synthesized formazans having amide linkages / K.G. Desai, K.R. Desai // J. of Heterocyc. Chem. 2006. V. 43. P. 1083-1089.

18. Tezcan, H. The synthesis and spectral properties determination of 1,3-substituted phenyl-5-phenylformazans / H. Tezcan, E. Uzluk // Dyes and Pigments. 2007. V. 75. P. 633-640.

19. Koren, E. A Cobalt-Based Tetrazolium Salts Reduction Test to Assay Polyphenols / E. Koren, R. Kohen, I. Gmsburg // J. Agric. Food Chem. 2009. V. 57. P. 7644-7650.

20. Raval, J.P. Synthesis, characeterization and in vitro antibacterial activity of novel 3-(4-methoxyphenyl)-1-isonicotinoyl-5-(substituted phenyl)-formazans / J.P. Raval, P.R. Patel, N.H. Patel, P.S. Patel // Inter. J. of ChemTech Res. 2009. V. 1. № 3. P. 610-615.

21. Babu, A.N. Synthesis of some new quinazolinone formazans as anti-Inflammatory and anthelmintic agents / A.N. Babu, R.R. Nadendla // J. of Pharm. Res. 2011. V. 4. P. 983-985.

22. Mady, V.Z. Transformation of aldose formazans, Novel synthesis of 2-acetamido-2-deoxypentonolactones and a new pent-2-enose formazan / V.Z. Mady, I. Pinter, M.P. Kajtar, A. Perczel // Carbohydrate Research. 2011. V. 346. P. 1534-1540.

23. Войтехович, С.В. Синтез, свойства и строение тетразолов: некоторые достижения и перспективы / С.В. Войтехович, О.А. Ивашкевич, П.Н. Гапоник // Журнал органической химии. 2013. Т. 49. № 5. С. 655-673.

24. Raval, J.P. In vitro Antitubercular activity of novel 3-(4- Methoxyphenyl)-1-isonicotinoyl-5-(substituted phenyl)-formazans / J.P. Raval, P.R. Patel, P.S. Patel // Inter. J. of ChemTech Res. V. 1 № 4. P. 1548-1553.

25. Kuhn, R. Reduktion von Tetrazoliumsalzen durch Bakterier, gärende Hefe und keimende Samen / R. Kuhn, D. Jerchel // Ber. Deutsch. Chem. Ges. 1941. V. 74. P. 949-952.

26. Findlay, G.H. The value of some tetrazolium salts as histochemical reagents for sulphydryl groups / G.H. Findlay // J. Histochem. Cytochem. 1955. V. 3. P. 331-338.

27. Reid, W. Formazane und Tetrazoliumsalze, ihre Synthesen und ihre Bedeutung als Reduktionsindikatoren und Vitalfarbstoffe / W. Reid // Angew. Chem. 1951. V. 64. P. 391-415.

28. Plumb, J.A. Effects of the pH Dependence of 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium Bromide-Formazan / J.A. Plumb, R. Milroy, S.B. Kaye // Cancer Res. 1989. V. 49. P. 4435-4440.

29. Nineham, A. W. The chemistry of formazans and tetrazolium salts /

A.W. Nineham // Chern. Rev. 1955. V.55. P. 355-483.

30. Kostova, S. Extraction-radiochemical study of the ion-association complex of antimony (V) with tetrazolium violet and its termal behavior / S. Kostova,

B.J. Boyanov // Radioanal. Nucl. Chem., Lett. 1995. V. 200. 427 p.

31. Dimitrov A.N. Investigation of the extraction equilibrium of ion-association complexes of molybdenum (VI) with some polyphenols and thiazolil blue. extraction spectrophotometric determination of molybdenum / A.N. Dimitrov, V.D. Lekova, K.B. Gavazov, B.S. Boyanov // Cent. Eur. J. Chem. 2005. V. 3. 747 p.

32. Alexandrov, A. Tertazolium Salts for Solvent Extraction of Elements as Ion Association Complexes. Review / A. Alexandrov // Universität des Saarlandes, Saarbrücken. 1984.

33. Alexandrov, A. The Application of Tetrazolium Salts in Analytical Chemistry. Review / A. Alexandrov // Universität des Saarlandes, Saarbrücken. 1984.

34. Altman, F.P. Studies on reduction of tetrazolium salts. I. The isolation and characterization of a half-formazan intermediate product during the reduction of neotetrazolium chloride / F.P. Altman, R.G. Butcher // Histochemie. 1973. V. 37. P. 333-350.

35. Kamburova M. // Doctoral Thesis in Chemical Sciences. BAS, Sofia, Bulgaria. 1999.

36. Живич А.Б., Колдобский Г.И., Островский В.А. // Хим. Гетероцикл. Соединений. 1990. Т. 12. 1587 с.

37. Hunig, S. Beitrage zur Substituentenwirkung / S. Hunig, O. Boes // Liebigs Ann. Chem. 1953. V. 28.579 p.

38. Schiele, C. Zur Struktur von Formazanen. / C. Schiele et al. // Tetrahedron. 1967. V. 23. P. 2693-2699.

39. Tezcan, H. Synthesis and spectral properties of some bis-substituted formazans / H. Tezcan // Spectrochim. Acta. A Mol. Biomol. Spectrosc. 2008. V. 69. P. 971-979.

40. Bochner, B.R Generalized indicator plate for genetic, metabolic, and taxonomic studies with microorganisms / B.R. Bochner, M.A. Savageau // Appl. Environ. Microbiol. 1977. V. 33. P. 434-444.

41. Mattila, T. A modified Kelsey-Sykes method for testing disinfectants with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride reduction as an indicator of bacterial growth / T. Mattila // J. Appl. Bacteriol. 1987. V. 62. P. 551-554.

42. Mariappan, G. Synthesis and biological evaluation of formazan derivatives / G. Mariappan, R. Korim et al. // J. Adv. Pharm. Tecn.& Res. 2010. V. 1. P. 396-400.

43. Tezcan, H. Electrochemical properties of 1-(o,m,p-nitrophenyl)-3-(m-nitrophenyl)-5-phenylformazans and their nickel complexes / H. Tezcan, M.L. Aksu // Turk J Chem. 2010. V. 34. P. 465-479.

44. Patel, N. Use of the tetrazolium salt MTT to measure cell viability effects of the bacterial antagonist Lysobacter enzymogenes on the filamentous fungus Cryphonectria parasitica / N. Patel et al. // Antonie van Leeuwenhoek, Int. J. Gen. Mol. Microbiol. 2013. V. 103. № 6. P. 1271-1280.

45. Clausen, C.A. Colorimetric micro-assay for accelerated screening of mould inhibitors / C.A. Clausen, V.W. Yang // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2013. V. 77. P. 68-71.

46. Isa, H.W.M. Development of a bacterial-based tetrazolium dye (MTT) assay for monitoring of heavy metals / H.W.M. Isa et al. // Int. J. Agric. Biol. 2014. V.16. № 6. P. 1123-1128.

47. Плакунов, В.К. Универсальный метод количественной характеристики роста и метаболической активности микробных биоплёнок в статических моделях / В. К. Плакунов, С. В. Мартьянов, Н. А. Тетенева, М. В. Журина // Микробиология. 2016. Т. 85. № 4. С. 484-489.

48. Testolin, R.C. Comparing different methods for fast screening of microbiological quality of beach sand aimed at rapid-response remediation / R.C. Testolin et al. // Mar. Pollut. Bull. 2017. V. 118. № 1-2. P. 206-212.

49. Hunter, L. The associating effect of the hydrogen atom. IX. The N-H bond. Virtual tautomerism of the formazyl compounds / L. Hunter, C.B. Roberts // J. Chem. Soc. 1941. P. 820-823.

50. Hausser, I. The red-yellow rearrangement of formazans by light / I. Hausser, D. Jerchel, R. Kuhn // Chem. Ber. 1949. V. 82. 515 p.

51. Sigeikin, G.I. Formazans and their metal complexes / G.I. Sigeikin, G.N. Lipunova, I.G. Pervova // Russ. Chem. Rev. 2006. V. 75. № 10. P. 885-900.

52. Buemi, G. Ab initio study of formazan and 3-nitroformazan / G. Buemi, F. Zuccarello, P. Venuvanalingam, M. Ramalingam, S.S. Ammal // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1998. V. 94. P. 3313-3319.

53. Abbas, A.A. Synthesis of spirolinked macrocyclic crown formazans and a bis(crown formazan) / A.A. Abbas, Ahmed H.M. Elwahy // Arkivoc. 2009. P. 65-70.

54. Neugbauer, F.A. Hydrazidinyl-Radikale: 1,2,4,5-Tetraazapentenyle, Verdazyle und Tetrazolinyle / F.A. Neugbauer // Angew. Chern. 1973. V. 85. P. 485-493.

55. Seidler, E. Zum Mechanismus der Tetrazoliumsalzreduktion und Wirkungsweise des Phenazinmethosulfates / E. Seidler // Acta histochem. 1979. V. 65. P. 209-218.

56. Fischer, P.B. Untersuchungen tiber die Struktur von Formazanen. I. 15N-H-Kopplung des Chelatwasserstoffes / P.B. Fischer et al. // Helv. chim. Acta. 1968. V.51. P. 1449-1451.

57. Pearse, A.G. Substantivity and other factors responsible for formazan patterns in dehydrogenase histochemistry / A.G. Pearse et al. / Experientia (Basel). 1961. V. 17. P. 136-141.

58. Seidler, E. Nichtenzymatische Modelle der histochemischen Tetrazoliumreduktion / E. Seidler // Acta histochem. 1982. V. 70. P. 228-243.

59. Mitchell, P. Possible Molecular Mechanisms of the Protowotive Function of Cytochrome Systems / P. Mitchell // J. theor. Biol. 1976. V. 62. P. 327-367.

60. Mitchell, P. Chemiosmotic hypothesis of oxidative phosphorylation / P. Mitchell // Nature. 1967. P. 137-139.

61. Talaro, K.P. Foundation in Microbiology eight edition / K.P. Talaro, B. Chees - ISBN 978-0-07-337529-8. The McGraw-Hill Companie. 2012. 828 p.

62. Шлегель, Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. - М.: МИР. 1987. 567 с.

63. Relexans, J.C. Measurement of the respiratory electron transport system (ETS) activity in marine sediments: state-of-the-art and interpretation. II. Significance of ETS activity data / J.C. Relexans // Marine Ecology Progress Series. 1996. V. 136. P. 289-301.

64. Smith, J.J. Mechanisms of INT (2-(4-iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl tetrazolium chloride), and CTC (5-cyano-2,3-ditolyl tetrazolium chloride) reduction in Escherichia coli K-12 / J.J. Smith, G.A. McFeters // Journal of Microbiological Methods. 1997. V. 29. P. 161-175.

65. Nishikimi, M. The occurrence of superoxide anion in the reaction of reduced phenazine methosulfate and molecular oxygen / M. Nishikimi // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972. V. 46. P. 849-853.

66. Raap, A. K. Studies on the phenazine methosulphate-tetrazolium salt capture reaction in NAD (Pt-dependent dehydrogenase cytochemistry. III. The role of superoxide in tetrazolium reduction) / A.K. Raap // Histochem. 1983. V. 15. P. 977-986.

67. Lederberg, J. Detection of fermentative variants with tetrazolium / J. Lederberg // J. Bacteriol. 1948. V. 56. № 5. 695 p.

68. Ping, L. The asymmetric flagellar distribution and motility of Escherichia coli / L. Ping // J. Mol. Biol. 2010. V. 397. № 4. P. 906-916.

69. Ping, L. Vital dye reaction and granule localization in periplasm of Escherichia coli / L. Ping et al. // PLoS One. 2012. V. 7. № 6. 10 p.

70. Hatzinger, P.B. Applicability of tetrazolium salts for the measurement of respiratory activity and viability of groundwater bacteria / P.B. Hatzinger, P. Palmer, R.L. Smith, C.T. Penarrieta, T. Yoshinari // Journal of Microbiological Methods. 2003. V. 52. № 1. P. 47-58.

71. Sabaeifard, P. Optimization of tetrazolium salt assay for Pseudomonas aeruginosa biofilm using microtiter plate method / P. Sabaeifard, A. Abdi-Ali, M. Reza Soudi, K. Dinarvand // Journal of Microbiological Methods. 2014. V. 105. P. 134-140.

72. Rodriguez, G.G. Use of a fluorescent redox probe for direct visualization of actively respiring bacteria / G.G. Rodriguez // Applied Environmental Microbiology. 1992. V. 58. № 6. P. 1801-1808.

73. Stepanovic, S. A modified microtiter-plate test for quantification of staphylococcal biofilm formation / S. Stepanovic, D. Vukovic, I. Dakic, B. Savic, M. Svabic-Vlahovic // J. Microbiol. Methods. 2000. № 40. P. 175-179.

74. Thorm, S.M. Factors affecting the selection and use of tetrazolium salts as cytochemical indicators of microbial viability and activity / S.M. Thorm, R.W. Horobin, E. Seidler, M.R. Barer // Journal of Applied Bacteriology. 1993. V. 74. № 4. P. 433-443.

75. O'Connor, K. Increased expression of Mg transport proteins enhances the survival of Salmonella enterica at high temperature / K. O'Connor, S.A. Fletcher, L.N. Csonka // PNAS. 2009. № 106. 187 p.

76. Tachon, S. Experimental conditions affect the site of tetrazolium violet reduction in the electron transport chain of Lactococcus lactis / S. Tachon, D. Michelon, E. Chambellon, M. Cantonnet, C. Mezange, L. Henno, C. Remy, M. Yvon // Microbiology. 2009. № 155. P. 2941-2948.

77. Junillon, T. Simplified detection of food-borne pathogens: an in situ high affinity capture and staining concept / T. Junillon, A. Vimont, D. Mosticone, B. Mallen, F. Baril, C. Rozand, J.P. Flandrois // J. Microbiol. Methods. 2012. V. 91. P. 501-505.

78. Junillon, T. Diminution of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride toxicity on Listeria monocytogenes growth by iron source addition to the culture medium / T. Junillon, J.P. Flandrois // Food Microbiol. 2014. V. 38. P. 1-5.

79. Junillon, T. Enhanced tetrazolium violet reduction of Salmonella spp. by magnesium addition to the culture media / T. Junillon, L. Morand, J.P. Flandrois // Food Microbiol. 2014. V. 42. P. 132-135.

80. Радостин, С.Ю. Восстановление иоднитротетразолия клетками бактерий как метод оценки их коррозионной активности / С.Ю. Радостин,

A.А. Калинина, А.С. Македошин, Т.Н. Соколова, О.В. Кузина,

B.Р. Карташов // Коррозия: материалы, защита. 2015. № 11. С. 45-48.

81. Радостин, С.Ю. Кинетика восстановления иоднитротетразолия хлорида в индуцированной биотрансформации кислорода в коррозионно-активные формы: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.04 / Радостин Станислав Юрьевич -Н. Новгород. 2015. 104 с.

82. Perez, L.M. A new microtitre plate screening method for evaluating the viability of aerobic respiring bacteria in high surface biofilms / L.M. Perez, B.L. Alvarez, F. Codony, M. Fittipaldi, B. Adrados, G. Penuela and J. Morato // Letters in Applied Microbiology. 2010. V. 51. P. 331-337.

83. Gubelit, Yu. Nutrient and metal pollution of the eastern Gulf of Finland coastline: sediments, macroalgae, microbiota / Yu. Gubelit, Yu. Polyak, G. Dembska, G. Pazikowska-Sapota, L. Zegarowski et al. // Sci. Total Environ. 2016. V. 550. P. 806-819.

84. Поляк, Ю.М. Ферментативная диагностика нефтезагрязнённых почв северо-западного региона РФ / Ю.М. Поляк, Л.Г. Бакина // Международная научная конференция «Роль почв в биосфере и жизни человека»: тез. докл. -М.: МАКС Пресс. 2015. С. 223-224.

85. Polyak, Y.M. Microbial population changes in the polluted coastal sediments of the Gulf of Finland, Baltic Sea / Y.M. Polyak, N.G. Medvedeva, Y.I. Gubelit, G. Dembska, L. Zegarowski, G. Sapota // Measuring and Modeling of Multi-Scale Interactions in the Marine Environment: IEEE/OES Baltic International Symposium 2014. BALTIC. 2014. P. 1-5.

86. Kostka, J.E. Hydrocarbon-degrading bacteria and the bacterial community response in Gulf of Mexico beach sands impacted by the Deepwater Horizon oil spill / J.E. Kostka, O. Prakash, W.A. Overholt, S. Green, G. Freyer et al. // Appl. Environ. Microbiol. 2011. V. 77. P. 7962-7974.

87. Fonseca, A.C. Comparative measurements of microbial activity in drinking water biofilters / A.C. Fonseca, R.S. Summers, M.T. Hernandez // Water Research. 2001. V. 35, № 16. P. 3817-3824.

88. Servais P., Billen G., Bouillot P. et al. // Aqua. 1992. V. 41. № 3. 163 p.

89. Vogel, L.J. Release of Escherichia coli from foreshore sand and pore water during intensified wave conditions at a recreational beach / L.J. Vogel, D.M. O'Carroll, T.A. Edge, C.E. Robinson // Environ. Sci. Technol. 2016. V. 50. P. 5676-5684.

90. Домрачева, Л.И. Применение тетразольно-топографического метода определения дегидрогеназной активности цианобактерий в загрязнённых средах / Л.И. Домрачева, Т.Я. Ашихмина, С.Ю. Огородникова и др. // Теоретическая и прикладная экология. 2008. № 2. С. 23-28.

91. Фокина, А.И. Состояние цианобактерии Nostoc paludosum в условиях загрязнения среды никелем и нефтепродуктами и перспективы её использования в качестве биосорбента / А.И. Фокина, С.Ю. Огородникова, Л.И. Домрачева и др. // Теоретическая и прикладная экология. 2011. № 1. С. 69-75.

92. Smirnov, V.F. Microbiological corrosion of aluminum alloys / V.F. Smirnov, T.N. Sokolova, D.V. Belov, O.V. Kuzina, V.R. Kartashov // Applied Biochemistry and Microbiology. 2008. V. 44. № 2. С. 192-196.

93. Belov, D. V. Corrosion of Aluminum and its Alloys under the Effect of Microscopic Fungi / D. V. Belov, T. N. Sokolova, V. F. Smirnov, O. V. Kuzina, L. V. Kostyukova, V. R. Kartashov // Protection of Metals. 2008. V. 44. № 7. P. 737-742.

94. Белов, Д.В. Коррозия алюминия и алюминиевых сплавов под воздействием микроорганизмов / Д.В. Белов, Т.Н. Соколова, В.Р. Карташов,

B.Ф. Смирнов, М.В. Челнокова, М.А. Ляпина // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2007. Т. 50. № 6.

C. 60-61.

95. Bielski, B.H.J. Reduction of nitro blue tetrazolium by CO2- and O2-radicals / B.H.J. Bielski, G.G. Shiue, S. Bajuk // J. Phys. Chem. 1980. V. 84. P. 830-833.

96. Auclair, C. Handbook of methods for Oxigen Radical Reseazch (Greenwald R.A. Nitroblue-tetrazolium reduction) / C. Auclair, E. Voisin // CRC Press, Boka Raton. 1985. P. 123-132.

97. Челнокова, М.В. Активные формы кислорода в коррозии металлов / М.В. Челнокова, Д.В. Белов, А.А. Калинина, Т.Н. Соколова, В.Ф. Смирнов, В.Р. Карташов // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 3. С. 19-26.

98. Белов, Д.В. Коррозия цинка и оцинкованной стали под воздействием бактерий / Д.В. Белов, А.А. Калинина, Т.Н. Соколова, О.В. Кузина, В.Р. Карташов // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 7. С. 42-47.

99. Belov, D.V. Role of superoxide anion radicals in the bacterial corrosion of metalls / D.V. Belov, A.A. Kalinina, T.N. Sokolova, M.V. Chelnokova, V.R. Kartashov, V.F. Smirnov // Applied Biochemistry and Microbiology. 2012. V. 48. № 3. С. 270-274.

100. Калинина, А.А. О начальном этапе коррозии оцинкованной стали под воздействием бактерии Escherichia coli 321-5 / А.А. Калинина, С.Ю. Радостин, А.А. Москвичёв, М.В. Челнокова, О.В. Кузина, Т.Н. Соколова, В.Р. Карташов // Коррозия: материалы, защита. 2013. № 11. С.43-48.

101. Калинина, А.А. Биоплёнки бактерии Escherichia coli как стимулирующий фактор коррозионного разрушения стали / А.А. Калинина, С.Ю. Радостин, Т.Н. Соколова, В.Ф. Смирнов, В.Р. Карташов // Экология и промышленность России. 2015. № 7. С. 51-56.

102. Kalinina, A.A. The effect of reactive oxygen intermediates, exometabolites of organotrophic bacteria, on initiation of zinc corrosion / A.A. Kalinina, S. Yu. Radostin, S. Yu. Chloponin, A. N. Moskvichev, E. N. Razov, T.N. Sokolova, V. R. Kartashov // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. V. 52. № 7. P. 1223-1226.

103. Белов, Д.В. Бактериальная коррозия цинка и её активация ионолом / Д.В. Белов, А.А. Калинина, М.В. Челнокова, Т.Н. Соколова, В.Р. карташов // Вестн. Ниж. ун. им. Н.И. Лобачевского. 2011. № 6 (1). С. 127-131.

104. Радостин, С.Ю. Влияние питательной среды на химический состав коррозионно-активных экзометаболитов бактерии Bacillus subtilis, воздействующей на поверхность цинка / С.Ю. Радостин, А.А. Калинина, Т.Н. Соколова, В.Р. Карташов, Е.Н. Разов, В.Ф. Смирнов // Коррозия: материалы, защита. 2017. № 4. С.42-47.

105. Калинина, А.А. Моделирование условий биотрансформации кислорода бактериями-органотрофами в пероксид водорода, стимулирующий коррозию цинка / А.А. Калинина, С.Ю. Радостин, А.С. Македошин, Т.Н. Соколова, В.Ф. Смирнов, В.Р. Карташов // Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. № 2 (21). С. 80-88.

106. Способ мультисубстратного тестирования микробных сообществ и его применение: пат. 2335543 Рос. Федерация: МПК C12Q1/02 / Горленко М.В., Кожевин П.А., Терехов А.С.; заявитель и патентообладатель ООО «Экологический центр «Эко-терра». - № 2006124312/13; заявл. 07.07.06.

107. Горленко, М.В. Индикация загрязнения почвы полициклическими ароматическими углеводородами по функциональной реакции почвенного микробного комплекса / М.В. Горленко, А.С. Терехов, С.А. Марченко,

99

А.И. Марченко, А.В. Воробьёв, П.А. Кожевин // Вестник Московского университета. Почвоведение. 2003. № 17. С. 46-49.

108. Горленко, М.В. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ [Текст] / М.В. Горленко, П.А. Кожевин. - М.: МАКС Пресс. 2005. 88 с.

109. Семёнова, И.Н. Функциональная активность микробных сообществ чернозёмов Башкирского Зауралья в условиях техногенного загрязнения / И.Н. Семёнова, Г.Р. Ильбулова, Я.Т. Суюндуков // Поволжский экологический журнал. 2012. № 3. С. 311-318.

110. Якушев, А.В. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования методом мультисубстратного тестирования / А.В. Якушев, Б.А Бызов // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1381-1387.

111. Горленко, М.В. Функциональное биоразнообразие почвенных микробных сообществ при внесении органических субстратов различной природы / М.В. Горленко, О.С. Якименко, М.В. Голиченков, Н.В. Костина // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2012. № 2. С. 20-27.

112. Виноградский, С.Н. Микробиология почвы. Проблемы и методы / С.Н. Виноградский. - М.: АН СССР. 1952. 897 с.

113. Виноградова, Ю.А. Микробные сообщества подзолистых почв на вырубках среднетаёжных еловых лесов / Ю.А. Виноградова, Е.М. Лаптева, Е.М. Перминова, С.С. Анисимов, А.Б. Новаковский // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 5. С. 74-80.

114. Данилова, А.А. Биологические особенности аласных почв Якутии / А.А. Данилова, А.П. Аржакова, А.В. Аргунов // Земледелие и химизация. 2008. № 11. С. 5-11.

115. Горленко, М.В. Функциональное биоразнообразие почвенных микробных сообществ при внесении органических субстратов различной природы / М.В. Горленко, О.С. Якименко, М.В. Голиченков, Н.В. Костина // Вестн. Моск. Ун-та. 2012. Т. 17. № 2. С. 20-27.

116. Чепцов, В.С. Воздействие гамма-излучения, низкого давления и низкой температуры на жизнеспособность микробного сообщества серозёма как аналитическая модель марсианского реголита / В.С. Чепцов, Е.А. Воробьёва, М.В. Горленко, Н.А. Манучарова, А.К. Павлов, М.А. Вдовина, В.Н. Ломасов, Д.Г. Звягинцев // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. С. 619-626.

117. Ильбулова, Г.Р. Экологический мониторинг почвенных микробных сообществ территорий, прилегающих к Сибайской обогатительной фабрике / Г.Р. Ильбулова, И.Н. Семенова, Г.А. Ягафарова // Научный альманах.

100

2015. Т. 6. № 4. С. 253-258.

118. Карпов, В.А. Исследование коррозии металлов в тропических морских водах / В.А. Карпов, Ю.Л. Ковальчук, И.А. Беленева, В.Г. Петросян // Новости материаловедения. Наука и техника. 2016. Т. 24. № 6. С. 18-22.

119. Фокина, А.И. Совершенствование тетразольно-топографического метода биотестирования с использованием цианобактерий / А.И. Фокина, Л.И. Домрачева, Ю.Н. Зыкова, С.Г. Скугорева, Е.И. Лялина, Л.В. Трефилова // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 1. С. 31-41.

120. Chieco, P. Improvement in soluble dehydrogenase histochemistry by nitroblue tetrazolium preuptake in sections: a qualitative and quantitative study / P. Chieco et al. // Stain Technol. 1984. V. 59. P. 201-211.

121. Kalina, M. Nonosmiophilic tetrazolium salts that yield osmiophilic, lipophobic formazans for ultrastructural localization of dehydrogenase activity / M. Kalina, R.E. Plapinger, Y. Hoshino, A.M. Seligman // Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 1972. V. 20. №. 9. P. 685-695.

122. Horobin, R.W. Selection of optimum tetrazolium salts for use in histochemistry: the value of structurestaining correlations / R.W. Horobin // The Histochemical Journal. 1982. V. 14. №. 2. P. 301-310.

123. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение (с Изменениями № 1, 2, 3). - М.: Стандартинформ. 2008. 22 с.

124. ГОСТ 9.048-89 ЕСЗКС. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. - М.: Госстандарт. 1989. 22 с.

125. Беккер, Х. Органикум. Практикум по органической химии / Х. Беккер; пер. с нем. В.М. Потапова, С.В. Пономарёва. - М.: Мир. Т. 1. 1979. 456 с.

126. ГОСТ 9.082-77 Единая система защиты от коррозии и старения. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию бактерий. - М.: Стандартинформ. 2006. 27 с.

127. Лабинская, А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований / А.С. Лабинская. - М.: Медицина. 1978. 394 с.

128. ГОСТ Р 9.905-2007 Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. - М.: Стандартинформ. 2007. 18 с.

129. Allen, A.O. Decomposition of water and aqueous solutions under mixed fast neutron and gamma-radiation / A.O. Allen, C.J. Hochanadel, J.A. Ghormley, T.W. Davis // J. Phys. Chem. 1952.V. 56. № 5. P. 575-586.

130. Yuan, S.J. AFM study of microbial colonization and its deleterious effect on 304 stainless steel by Pseudomonas NCIMB 2021 and Desulfovibrio desulfuricans

in simulated seawater / S.J. Yuan, S.O. Pehkonen // Corrosion Science. 2009. V. 51. P. 1372-1385.

131. Maruthamuthu, S. Impact of Ammonia Producing Bacillus spp. on Corrosion of Cupronickel alloy 90:10 / S. Maruthamuthu // Metals and Materials International. 2009. V. 15. № 3. Р. 409-419.

132. Li-Chong, Xu Atomic Force Microscopy Study of Microbiologically Influenced Corrosion of Mild Steel / Xu Li-Chong // Journal of The Electrochemical Society. 1999. V. 146. № 12. Р. 4455-4460.

133. Yuan, S.J. Microbiologically influenced corrosion of 304 stainless steel by aerobic Pseudomonas NCIMB 2021 bacteria: AFM and XPS study / S.J. Yuan, S.O. Pehkonen // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2007. V. 59. P. 87-99.

134. Beech, Iwona B. The use of atomic force microscopy for studying interactions of bacterial biofilms with surfaces / Iwona B. Beech // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2002. V. 23. P. 231-247.

135. Yuan, S.J. AFM study of microbial colonization and its deleterious effect on 304 stainless steel by Pseudomonas NCIMB 2021 and Desulfovibrio desulfuricans in simulated seawater / S.J. Yuan, S.O. Pehkonen // Corrosion Science. 2009. V. 51. P. 1372-1385.

136. Sawyer, D.T. The chemistry of superoxide ion / D.T. Sawyer, M.J. Gibian // Tetrahedron. 1979. V. 35. P. 1471-1481.

137. Fenton, H.J. Oxidation of tartaric acid in the presence of iron / H.J. Fenton // J. Chem. Soc. London. 1984. V.65. P. 899-910.

138. Воробьёв, А.А. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. Учебник для студентов медицинских вузов / Под. ред. А. А. Воробьёва. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство». 2012. 704 с.

139. Левинсон, У. Медицинская микробиология и иммунология [Текст] / У. Левинсон; пер. с англ. под ред. В. Б. Белобородова. - М.: БИНОМ. Лаб. знаний. 2015. 1181 с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.