Home ЛАБОРАТОРИЯ ФОТОБИОХИМИИ


[Руководитель Лаборатории] [Состав Лаборатории] [Области интересов] [Основные достижения] [Межинститутские и международные связи] [Участие в проектах и программах] [Избранные публикации]


Руководитель Лаборатории :

    НИКАНДРОВ Виталий Викторович, кандидат биологических наук

    тел.: (495)-954-4008
    факс: (495)-954-2732
    e-mail: nikandrov ЭТ inbi.ras.ru


вверх

Состав Лаборатории:
(e-mail сотрудников даны в разделе "Телефоны и электронные адреса сотрудников Института")

    Бекасова О.Д., c.н.с., к.б.н.
    Умрихина А.В., c.н.с., к.б.н.
    Борисова Я.В., н.с., к.б.н.
    Жукова Л.В., н.с., к.б.н.
    Сафронова И.А., н.с., к.б.н.
    Бреховских А.А., н.с.
    Красный А.М., м.н.с.
    Никифорова С.А., вед. инж.

вверх

Области интересов:
         Лаборатория фотобиохимии была создана в 1945 году и возглавлялась академиком А.А. Красновским с 1960 по 1993 год. Исследования молекулярных механизмов преобразования энергии света в модельных системах, проводимые в лаборатории, составили основу нового направления в биокатализе – фотокатализа при сопряженном действии фотохимических систем и ферментов. Лаборатория продолжает разработку этого направления исследований.
         В настоящее время исследования направлены также на выяснение механизмов биосинтеза неорганических полупроводников, получения сведений о фотофизических, фотохимических и фотокаталитических свойствах биосинтезированных нанокристаллов неорганических полупроводников, а также об их участии в конструктивных и деструктивных фотопроцессах в биохимических и биологических системах. Изучение механизмов фотобиохимических реакций с участием неорганических полупроводников представляется важным для выявления новых способов запасания солнечной энергии, световой регуляции внутриклеточных процессов, способов защиты от деструктивного действия света, разработки технологий синтеза наноразмерных фотобиокатализаторов.
         Основные направления исследований:
       1. Биокатализ при безмедиаторном сопряженном действии наночастиц неорганических полупроводников и ферментов. Синтез и изучение наноразмерных фотобиокатализаторов. Исследование фотокаталитических свойств комплексов наночастиц полупроводников с ферментами.
       2. Синтез комплексов наночастиц неорганических полупроводников с белками, изучение их структуры, физико-химических и фотокаталитических свойств.
       3. Исследование механизмов биосинтеза неорганических полупроводников. Исследование фотофизических и фотохимических свойств биосинтезированных полупроводников.
       4. Изучение влияния света на микроорганизмы, синтезирующие неорганические полупроводники.
       5. Исследование механизма фотодинамического действия наночастиц неорганических полупроводников.
       6. Исследование механизмов фотореакций с участием ферритина.


вверх

Основные достижения:
        
    1. Открыто новое явление – фотокатализ окислительно-восстановительных реакций при безмедиаторном сопряженном действии полупроводников и ферментов. Показано фотообразование водорода и фотовосстановление NAD+, NADP+ в результате сопряженного действия неорганических полупроводников (TiO2, ZnO, CdS) и оксидоредуктаз (гидрогеназ или дегидрогеназ). Установлено, что каталитическое действие системы полупроводник – фермент является результатом сенсибилизированного полупроводником фотоокисления донора электрона и катализируемого ферментом восстановления субстрата при использовании электронов, фотогенерированных в зоне проводимости полупроводника.
        Показано, что металлы (Cd, Pb, Ag), фотоосажденные на кристаллах CdS, активируют перенос электронов от полупроводника к оксидоредуктазам.
        Осуществлено фотообразование водорода при сопряженном действии неорганического полупроводника  (TiO2, ZnO) и бактерии Clostridium butyricum.
        2. Обнаружена способность оксидоредуктаз использовать металлические кадмий и свинец в качестве субстратов – доноров электрона в реакциях образования NADH, NADPH и молекулярного водорода. Установлен новый механизм анаэробной биокоррозии металлов с участием гидрогеназ. Согласно этому механизму гидрогеназа ускоряет коррозию металлов через катализ образования водорода, сопряженного с окислением металла (совместно с лабораторией инженерной энзимологии).
         3. Исcледованы фотокаталитические свойства ферритина животных. Показано, что ферритин сенсибилизирует реакции фотовосстановления цитохрома с и фотоокисления карбоновых кислот и тиосоединений. Фотохимическую активность ферритину придают нанокристаллы гидроокиси железа, составляющие минеральное ядро белка.
        Зарегистрированы фотовозбужденные состояния наночастиц гидратированного оксида железа в минеральном ядре ферритина, которые обладают поглощением в области 400-900 нм и релаксируют в фемтосекундной и пикосекундной временной шкале.
        4. Обнаружено, что некоторые белки и ферменты способны связывать и стабилизировать нанокристаллы неорганического полупроводника CdS. Показана фотохимическая активность стабилизированных белком нанокристаллов CdS.
        5. Обнаружен биосинтез CdS в культуре цианобактерии Nostoc muscorum. Микрокристаллы CdS и наночастицы CdS образуются в слизистой оболочке цианобактерии при введении ионов кадмия в среду культивирования.
        Из альгологически чистой культуры Nostoc muscorum выделена устойчивая к токсическому действию ионов кадмия гетеротрофная бактерия. На основании анализа нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК бактерия идентифицирована как Stenotrophomonas maltophilia. Получены данные, указывающие на способность S. maltophilia синтезировать наночастицы сульфида кадмия.

вверх

Межинститутские и международные научные связи:
    Лаборатория фотобиохимии сотрудничает с научными организациями:
    Лабораторией лазерной химии и спектроскопии Института химической физики им. Н.Н.Семенова РАН, проф., д.ф.-м.н., О.М.Саркисов
    Лабораторией кинетической спектроскопии элементарных процессов Института проблем химической физики РАН, д.х.н., В.А.Надточенко
    Лабораторией биохимии и биотехнологии  фототрофных микроорганизмов Института фундаментальных проблем биологии РАН, проф., д.б.н., И.Н.Гоготов
    Кафедрой биофизики биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, д.б.н. П.П.Нокс
    Laboratory for Photonics and Interfaces, Swiss Federal Institute of Technology, Prof. Dr.Michael Gratzel


вверх


Участие в проектах и программах:
    1. РФФИ. № 99-04-49428. Механизмы фотопроцессов с участием неорганических полупроводников в биологических системах. 1999-2001. Руководитель- В.В. Никандров.
    2. РФФИ. № 02-04-49131. Наночастицы неорганических полупроводников как фотосенсибилизаторы в биохимических и биологических системах. 2002-2004. Руководитель- В.В. Никандров.
    3. INTAS. 2000-0554. The photocatalytic properties of peptide- and protein-capped inorganic semiconductor nanocrystals. 2001-2004. Координатор - Jacques-E. Moser. Руководитель - В.В. Никандров.
    4. Президиум РАН. Программа РАН «Фемтосекундная оптика и физика сверхсильных лазерных полей» проект " Фемтохимия и фемтобиология элементарных процессов", 2005. Руководитель - О.М.Саркисов.

вверх

Избранные публикации:
    1. Никандров В.В., Неорганические полупроводники в биологических и биохимических системах: биосинтез, свойства и фотохимическая активность, Успехи биологической химии, 2000, 40, 357-396.
    2. Никандров В.В., Неорганические полупроводники - фотосенсибилизаторы биохимических окислительно-восстановительных реакций, Биологические мембраны, 1998,15, 598-609.
    3. Москвина М.И., Бреховских А.А., Никандров В.В., Роль гетеротрофных спутников цианобактерии Nostoc muscorum в синтезе сульфида кадмия, Микробиология, 2003, 72, 284-285.
    4. В.А.Надточенко, Н.Н.Денисов, В.Ю.Гак, Ф.Е.Гостев, А.А.Титов, О.М.Саркисов, В.В.Никандров, Фемтосекундная релаксация фотовозбужденных состояний в наноразмерных полупроводниковых частицах оксидов железа, Известия Академии наук. Серия Химическая, 2002, №3, 426-430.
    5. A.I.Nedoluzhko, I.A.Shumilin, L.E.Mazhorova, V.O.Popov, V.V.Nikandrov, Enzymatic oxidation of cadmium and lead metals photodeposited on cadmium sulfide, Bioelectrochemistry, 2001, 53, 61-71.
    6. О.Д.Бекасова, В.К.Орлеанский, В.В.Никандров, Образование кристаллитов сульфида кадмия и металлического кадмия на поверхности цианобактерии Nostoc muscorum, Физиология растений, 2000, 47, 263-271.
    7. Nikandrov, V. V., Gratzel, C. K., Moser, J.-E., Gratzel, M. Light induced redox reactions involving mammalian ferritin as photocatalyst. J. Photochem. Photobiol. B:.Biol. 1997, 41, 83-89.
    8. Shumilin,I.A.; Nedoluzhko,A.I.; Nikandrov,V.V.; Popov,V.O.; Metals as a novel type of enzyme substrate. Oxidation of Cd(0) by hydrogenases. FASEB Journal.1996, Vol.10. № 6. A970
    9. Nedoluzhko, A. I.; Shumilin, I. A.; Nikandrov, V. V. Coupled Action of Cadmium Metal and Hydrogenase in Formate Photodecomposition Sensitized by CdS J. Phys. Chem. 1996, 100, № 44, 17544-17550
    10. Shumilin, I. A., Nikandrov, V. V., Popov, V. O., and Krasnovsky, A. A. Photogeneration of NADH under coupled action of CdS semiconductor and hydrogenase from Alcaligenes eutrophus without exogenous mediators. FEBS Letters,  1992, 306 [2-3], 125-128.
    11. Nikandrov V. V., Shlyk M. A., Zorin N. A., Gogotov I. N., and Krasnovsky A. A. Efficient photoinduced electron transfer from inorganic semiconductor TiO2 to bacterial hydrogenase. FEBS Letters, 1988, 234, № 1, 111-114.
    12. Krasnovsky A. A. and Nikandrov V. V. The photobiocatalytic system: inorganic semiconductors coupled to bacterial cells. FEBS Letters, 1987, 219, № 1, 93-96.
    13. Nikandrov V. V., Semenova A. N., and Krasnovsky A. A. Photosynthetic electron transfer modeling. In. Fundamental reseach in homogenious catalysis. Ed. Shilov A.E.. Gordon and Breach Science Publ., INC. New York, NY 10276, 3, 1986,  1189-1199.
    14. Nikandrov V.V., Brin G.P., and Krasnovsky A.A. Titanium dioxide as photocatalyst in hydrogen production. Photobiochemistry and Photobiophysics 1983, 6, 101-107. 1983.
    15. Красновский, А. А., Брин, Г. П., Никандров, В. В. Фотовосстановление кислорода и фотообразование водорода на неорганических фотокатализаторах. Доклады Академии наук СССР, 1976, 229, №4, 990-993.

вверх


[Новости и объявления] - [Справочная информация] - [Об Институте] - [Предложения к сотрудничеству] - [Кто есть кто в ИНБИ] - [Конференции] - [Баховские чтения и премии] - [Коллекция ссылок] - [Научные подразделения] - [Архив]

[
Главная страница] - [Карта сайта] - [Поиск по сайту] - [Написать в ИНБИ]


email to INBI
Last review: 17 May, 2005
© A.N.Bach Institute of Biochemistry of the R.A.S., 2001-2007