И мышечная деятельность

т

Уровень мастерства спортсменов, занимаю­щихся различными видами спорта, повышается из года в год. Спортивные рекорды улучшаются, а границы, отделяющие успех от неудачи, сокра­щаются. Поэтому тренеры и спортсмены ищут малейшие возможности, чтобы добиться победы. Они могут воспользоваться средствами, способ­ствующими повышению работоспособности. Не­которые из них действительно улучшают мышеч­ную деятельность, использование других может привести к ужасным последствиям. В этой главе мы рассмотрим различные фармакологические, гормональные и физиологические средства, спо­собствующие повышению работоспособности.

В непрекращающемся стремлении к славе спортсмены довольно часто ищут всевозможные способы повышения уровня мышечной деятель­ности. Некоторые избирают специальную диету. Другие полагаются на средства, снижающие стресс и изменяющие психологическое состояние (напри­мер, гипноз). Третьи могут использовать опреде­ленные препараты или гормональные средства.

Вещества или явления, улучшающие спортив­ную деятельность, называются средствами повы­шения работоспособности (эргогенными средства­ми). Многообразие потенциальных средств повы­шения работоспособности огромно. Вот несколько примеров:

Тяжелоатлеты используют анаболические сте-роиды в надежде увеличить мышечную мас­су и силу;

Бегуны на длинные дистанции за несколько дней до соревнования усиленно потребляют углеводы, чтобы обеспечить мышцы ног до­полнительным количеством гликогена;

Гипноз используется, чтобы помочь спорт­сменам решить определенные эмоциональ­ные или психологические проблемы;

Даже подбадривание зрителей своей коман­ды дает ей определенное преимущество над соперником.

Действие предлагаемых средств, улучшающих работоспособность, обычно окружено мифами. Большинство спортсменов получает весьма скудную информацию о таких средствах от друга или тренера, считая, что она абсолютно точна. Одна­ко это не всегда так. Некоторые спортсмены экс­периментируют с такими средствами в надежде хоть немного улучшить результаты, не задумыва­ясь о возможных последствиях для здоровья. В погоне за улучшением мышечной деятельнос­ти, думая только об улучшении спортивных ре­зультатов, на фоне абсолютного незнания средств. повышающих работоспособность, спортсмен не­редко принимает ошибочное решение.

Список возможных средств, повышающих ра­ботоспособность, длинный, однако число тех из них, которые действительно улучшают ее, значи­тельно меньше. Некоторые из средств, якобы улуч­шающих работоспособность, на самом деле отри­цательно влияют на мышечную деятельность. Это, как правило, лекарственные препараты, которые Эйчнер назвал гликолитическими препаратами . Самое страшное, что некоторые из них реклами­руют как средства, повышающие работоспособ­ность!

Средством, улучшающим работоспособ­ность, является любое вещество или яв­ление, способствующее усилению мышеч­ной деятельности. Эрголитическое веще­ство - вещество, отрицательно влияющее на мышечную деятельность. Некоторые ве­щества, считающиеся улучшающими ра­ботоспособность, в действительности яв­ляются эрголитическими

В табл. 14.1 представлен список веществ, средств и явлений, улучшающих работоспособ­ность. Все они достаточно тщательно изучены. Предлагается также множество других средств, которые, однако, еще недостаточно проверены. В табл. 14.2 приводятся механизмы действия, обеспечивающие эффект средств, повышающих работоспособность, а также примеры их приме­нения.

Таблица 14.1. Средства, способствующие повышению работоспособности

Механизм действия Перечень веществ

Фармакологические Алкоголь

средства Амфетамины

Бета-блокаторы

Кофеин

Кокаин и марихуана

Диуретические средства

Никотин

Гормональные Анаболические стероиды

средства Гормон роста

Пероральные

противозачаточные средства

Физиологические Допинг крови

средства Эритропоэтин

Разминка и колебания

температуры

Соли аспаргиновой кислоты

Пищевые средства Углеводы

и вещества Белки

Жиры

Витамины и микроэлементы

Вода и специальные напитки

Психологические Гипноз

явления Медитация

Снятие стресса

Механические Одежда

факторы Экипировка

Окружающие условия -

структура и покрытие

спортплощадки

В данной главе рассматриваются фармаколо­гические, гормональные и физиологические сред­ства. Различные пищевые добавки и вещества рас­сматриваются в главе 15. Что касается психоло­гических явлений и механических факторов, то о них можно узнать из книги Уильямса "Средства, способствующие повышению работоспособности в спорте" .

Представим себе ситуацию, что профессио­нальный спортсмен - суперзвезда за несколько часов до начала поединка принимает какое-то вещество и затем демонстрирует отличную игру. Скорее всего свой успех он припишет действию этого вещества, даже если нет доказательств, что оно окажет такое же положительное действие на других спортсменов.

Таблица 14.2. Предполагаемые механизмы действия средств, способствующих повышению работоспособности

„ „ Средства, повышающие Предполагаемый механизм у к , "» работоспособность

Воздействие на Анаболические стероиды

мышечные волокна Гормон роста

Белок

Воздействие на сердце Алкоголь

и кровообращение Бета-блокаторы

Амфетамины

Кофеин

Кокаин и марихуана

Противодействие Анаболические стероиды

торможению ЦНС Амфетамины

Противодействие либо Амфетамины

задержка возникло- Соли аспаргиновой

вения или ощущения кислоты

солью

Внешние механические Одежда, снижающая

Факторы сопротивление воздуха

или воды

Покрытие площадок,

например, беговых

дорожек

Новые виды спортинвен­

таря и оборудования

Обувь

Снабжение мышц энер- Углеводы

гией, энергообеспе- Свободные жирные

чение общей функции кислоты

мышц Витамины и микро­

элементы

Повышение транспорта Допинг крови

Кислород

Расслабление и снятие Алкоголь

Стресса Бета-блокирующие

препараты

Гипноз

Устранение стресса

Уменьшение или Диуретические средства

увеличение массы тела Анаболические стероиды

Гормон роста -

Фоке и соавт. (1988)

Любой человек может утверждать, что опреде­ленное вещество обладает свойством повышать работоспособность, и многие вещества получили такую характеристику на основании именно по­добных умозаключений. Однако прежде чем ка­кое-то вещество можно считать способствующим повышению работоспособности, оно должно пройти тщательную проверку. К сожалению, на­ука не может ответить сразу на множество вопро­сов. Тем не менее научные исследования в этом направлении крайне необходимы, чтобы отделить вещества, действительно повышающие работос-

293

пособность, от тех, которые являются псевдоулуч-шающими и потребление которых приводит к уси­лению мышечной деятельности только потому, что спортсмен этого ожидает.

ЭФФЕКТ ПЛАЦЕБО

Явление, при котором ожидаемое действие ве­щества определяет реакцию организма на него, называется эффектом плацебо. Этот эффект зна­чительно затрудняет исследование свойств веще­ства повышать работоспособность, поскольку уче­ным приходится выяснять, улучшается ли рабо­тоспособность в результате эффекта плацебо или реакции организма на него.

Эффект плацебо был убедительно продемон­стрирован в одном из первых исследований дей­ствия анаболических стероидов . 15 спортсме­нов, занимавшихся силовыми тренировочными нагрузками в течение двух предыдущих лет, со­гласились принять участие в эксперименте, пред­полагавшем использование анаболических стеро­идов в процессе силовых тренировок . Им было сказано, что те, кто добьется максимального уве­личения силы в течение 14-месячного предвари­тельного периода тренировки (силовых), получат

480

т

15:
"! 120

01234567 01234 Период исследования,недели

Рис. 14.1. Влияние употребления плацебо на прирост мышечной силы: а - период тренировочных занятий;

б - период употребления плацебо; 1 -общая сумма;

2 - упор присев; 3 - жим лежа на спине;

4 - "военный жим "; 5 - жим в положении сидя. Данные Эриела и Савилля (1972)

право участвовать во втором этапе эксперимента с использованием анаболических стероидов.

После предварительного периода тренировки было отобрано 8 спортсменов. После проведения медицинского обследования только шестерых до­пустили к следующему этапу эксперимента, ко­торый длился 4 недели. Испытуемых поставили в известность, что им ежедневно будут давать по 10 мг Дианабола (анаболического стероида), тогда как в действительности им в качестве плацебо давали безвредный препарат.

Данные о развитии силы регистрировали в тече­ние 7-недельного периода до потребления плацебо и 4-недельного периода, когда испытуемые прини­мали плацебо. Несмотря на то, что испытуемые были довольно опытными тяжелоатлетами, они продол­жали значительно наращивать силу в течение пред­варительного периода. Однако увеличение силы в период потребления плацебо был значительно выше! Как видно из рис. 14.1, испытуемые улучшили свои результаты в среднем на 10,2 кг (2 %) во время пред­варительного периода и на 45,1 кг (10 %) во время периода потребления плацебо! Это соответствовало среднему увеличению силы на 1,5 кг за неделю во время предварительного периода и 11,3 кг за неде­лю во время периода потребления плацебо, т.е. по­чти в 10 раз больше! Отметим, что препараты пла­цебо дешевы, неопасны для здоровья и разрешены к использованию спортсменами.

Мне неоднократно приходилось наблюдать дей­ствие плацебо при исследовании влияния бета-бло-каторов на способность выполнять отдельные цик­лы нафузки или работу аэробного характера. Со­гласно требованиям Комитета по проблемам испытуемых, участвующих в научных исследовани­ях, уполномоченного федеральным правительством наблюдать за всеми исследованиями, проводимы­ми в США с участием людей-испытуемых, необхо­димо, чтобы все участники экспериментов получа­ли полную информацию о возможном риске для здоровья вследствие проведения исследований и представляли письменное согласие на участие в экспериментах до их начала. Поэтому перед нача­лом каждого эксперимента кардиолог сообщал каж­дому испытуемому исчерпывающую информацию о бета-блокаторах, включая их роль в лечении раз­личных сердечно-сосудистых заболеваний и возмож­ные побочные эффекты. Меня удивляло то, что на протяжении 6 лет исследований наиболее серьез­ные побочные явления почти всегда отмечались у испытуемых, потреблявших плацебо.

Таким образом, решая, обладает ли вещество

чу Хотя эффект плацебо имеет психологичес- у кое происхождение, реакция организма на него вполне реальна. Это свидетельствует об эффективности психического состояния в изменении нашего физического состояния

294

свойствами улучшения работоспособности, ученый должен помнить, что наблюдаемый положительный эффект не обязательно доказывает, что данное ве­щество действительно обладает такими свойства­ми. Во всех исследованиях веществ, потенциально повышающих работоспособность, обязательно дол­жна быть группа испытуемых, принимающих пла-цебо, чтобы можно было сопоставить реакции на проверяемое вещество с реакциями на плацебо.

ОГРАНИЧЕНИЯ В ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СРЕДСТВ

При оценке эффективности вещества, потен­циально повышающего работоспособность, уче­ные обычно полагаются на лабораторные иссле­дования. Очень часто научные исследования не в состоянии абсолютно точно ответить на постав­ленные вопросы. Например, успех на самом вы­соком уровне определяется долями секунды или десятыми дюйма, а лабораторные тесты не всегда позволяют выявить такие ничтожные различия.

Ученые могут быть весьма ограничены точнос­тью своих приборов и методов. Для всех методов исследований характерен допустимый предел по­грешности. Если полученные результаты попада­ют в этот предел, исследователь не может быть уверен, что результат - следствие действия прове­ряемого вещества. Результаты могут отражать ог­раничения методологии исследований. К сожале­нию, ввиду пофешностей в измерении, индиви­дуальных различий и вариабельности реакций испытуемых, вещество, потенциально повышаю­щее работоспособность, должно продемонстриро­вать максимальный эффект, чтобы на основании научных тестов его смогли признать таким, кото­рое действительно повышает работоспособность.

На точность также влияет место проведения те­стирований. Мышечная деятельность в условиях лаборатории значительно отличается от осуществ­ляемой в полевых условиях, поэтому результаты, полученные в лаборатории, не всегда достоверно отражают результаты, наблюдаемые в естественных условиях. В то же время в лабораторных исследова­ниях окружающие условия тщательно контролиру­ются в отличие от исследований в полевых услови­ях, где ряд переменных - температура, влажность воздуха, ветер - могут повлиять на результаты. Те­стирование веществ, потенциально повышающих работоспособность, должно проводиться как в ла­бораторных, так и полевых условиях.

Учитывая ограниченные возможности науки определять эффективность вещества, рассмотрим некоторые из соединений, предлагаемых для по­вышения работоспособности. Мы изучим три ка­тегории веществ:

1. Фармакологические средства.

2. Гормональные средства.

3. Физиологические средства.

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Многочисленные фармакологические средства или препараты предлагаются в качестве улучша­ющих работоспособность. Международный олим­пийский комитет (МОК), Олимпийский комитет США, Международная любительская федерация легкой атлетики (ИААФ) и Национальная студен­ческая спортивная ассоциация (НССА) публику­ют обширные списки запрещенных веществ, боль­шинство из которых представляют собой фарма­кологические средства. Каждый спортсмен, тренер и врач команды должны знать, какие препараты прописаны и потребляются спортсменом. При­чем необходимо регулярно проверять, не вклю­чены ли они в списки запрещенных препаратов , поскольку последний часто изменяется. Спорт­смены дисквалифицировались, лишались медалей, наград и призов в результате положительной ре­акции на запрещенное вещество. Во многих слу­чаях препарат использовали для лечения какого-либо недомогания.

Мы рассмотрим только те средства, которые подвергались специальной проверке. Это

Алкоголь;

Амфетамины;

Бета-блокаторы;

Диуретические средства;

Марихуана;

Никотин.

АЛКОГОЛЬ

Употребление алкоголя в качестве стимулято­ра - проблема номер один в США в настоящее время. Его можно рассматривать как продукт пи­тания или питательное вещество, поскольку он обеспечивает энергию (7 ккалт~ 1), и в то же вре­мя как антипитательное вещество, так как он "вме­шивается" в метаболизм других питательных ве­ществ. Алкоголь справедливо называют лекар­ственным средством, ввиду его супрессорного воздействия на ЦНС. С психологической точки зрения алкоголь вызывает двухступенчатую реак­цию: первоначальное возбуждение с последующим угнетением .

Предполагаемые положительные воздействия

Некоторые спортсмены употребляют алкоголь в основном ввиду его психологического воздей­ствия. Полагают, что он повышает уверенность в себе, успокаивает нервы. Некоторые спортсмены считают, что алкоголь снижает заторможенность и делает спортсменов более раскованными.

С физиологической точки зрения многие рас­сматривают алкоголь как хороший источник уг-

295

леводов. Кроме того, утверждают, что он снижает болевые ощущения и устраняет дрожание мышц. Свойства алкоголя устранять дрожание мышц и снимать волнение делает его, казалось бы, неза­менимым препаратом для спортсменов, занима­ющихся стрельбой, однако его применение в этих видах спорта запрещено .

Доказанные воздействия

К сожалению, о влиянии различных доз алкого­ля на спортивную деятельность известно немного. Алкогольная интоксикация приводит к непредска­зуемым результатам, влияние же употребления не­больших доз алкоголя непосредственно перед со­ревнованием или во время него пока не изучено.

Полевые исследования воздействия употреб­ления алкоголя во время соревнования не прово­дились. В лабораторных исследованиях рассмат­ривали влияние малых и средних доз алкоголя на

следующие психомоторные качества: скорость простой реакции; скорость выбора реакции (ис­пытуемый должен выбрать соответствующую ре­акцию); скорость; продолжительность движения;

сенсорно-двигательную координацию и обработ­ку информации. Результаты исследований пока­зывают, что употребление алкоголя не улучшает, а ухудшает большинство психомоторных функ­ций, связанных со спортивной деятельностью . Хотя спортсмены могут чувствовать себя более уверенно, у них нарушаются скорость реакции, координация, движение и мышление. Небольшие дозы алкоголя нарушают психомоторные качества, но спортсмены часто этого не замечают, полагая, что их мышечная деятельность улучшилась.

Результаты тщательно контролированных ис­следований также показали, что употребление алкоголя не оказывает никакого положительного влияния на силу, мощность, скорость, местную мышечную и кардиореспираторную выносливость.

Алкоголь и спорт с позиции Американского колледжа спортивной медицины

В последнее время возникла проблема, обусловленная увеличением количества спортсменов, которые становятся алкоголи­ками в результате неразборчивого употреб­ления алкогольных напитков. Несомненно, это - не результат использования алкоголя в качестве средства, повышающего работос­пособность, а следствие возросшей популяр­ности алкогольных напитков в современном обществе. Во многих профессиональных ко­мандах во всех видах спорта в настоящее вре­мя организовываются специальные програм­мы реабилитации с участием профессиональ­ных специалистов для лечения спортсменов, злоупотребляющих алкоголем или различны­ми препаратами. Американский колледж спортивной медицины (АКСМ) в 1982 г. опубликовал официальное заявление "Ис­пользование алкоголя в спорте", которое представляет собой краткое изложение ли­тературных данных по этой проблеме, а так­же общих рекомендаций, касающихся упот­ребления и злоупотребления алкогольными напитками [I]. Заявление АК-СМ заверша­лось следующими выводами:

1. Алкоголь пагубно влияет на ряд психо­моторных качеств: скорость реакции, согла­сованность действий руки - глаза, точность, равновесие и сложную координацию.

2. Алкоголь незначительно влияет на ме­

таболические или физиологические функции, имеющие большое значение для мышечной де­ятельности, такие, как обмен энергии, МПК, ЧСС, систолический объем крови, сердечный выброс, мышечный кровоток, артериовеноз-ная разность содержания кислорода, дыхатель­ная динамика. Употребление алкоголя может нарушать терморегуляцию при продолжитель­ной нагрузке в условиях низкой температуры окружающей среды.

3. Алкоголь не увеличивает, а может умень­шать силу, мощность, местную мышечную вы­носливость, скорость и выносливость сердеч­но-сосудистой системы.

4. Алкоголь - это средство, которым наи­более злоупотребляют в США, основная при­чина различных несчастных случаев и их по­следствий. Кроме того, научно установлено, что продолжительное чрезмерное употребле­ние алкоголя вызывает патологические изме­нения в печени, сердце, мозгу и мышцах, что может привести к потере трудоспособности и смерти.

5. Необходимы серьезные меры, направлен­ные на доведение до сведения спортсменов, тренеров, преподавателей физического воспи­тания, врачей, спортивной и широкой обще­ственности действия алкоголя на мышечную деятельность, а также проблем, связанных с чрезмерным потреблением алкоголя.

Рис. 1. Электронная микрофотография комплекса дельфтибактина с золотом. Дельфтибактин добавили к раствору солей золота за 10 минут до того, как была сделана микрофотография. На микрофотографии видны коллоидные частицы золота (синяя стрелочка) и октаэдрические частицы золота (красная стрелочка), образовавшиеся под действием дельфтибактрина" border="0">

Группа канадских ученых обнаружила новый механизм нейтрализации бактериями токсичных для них ионов золота. Оказалось, что бактерии Delftia acidovorans , обитающие на поверхности золотых самородков, выделяют специальное вещество, переводящее ионы золота из раствора в частицы металлического золота. Это вещество - пептид дельфтибактин - избирательно связывается с ионами золота даже если в среде обитания бактерий много ионов других металлов. В отличие от своих собратьев по среде обитания - бактерий Cupriavidus metallidurans , которые нейтрализуют ионы золота, накапливая его внутри клетки, бактерии Delftia acidovorans выделяют дельфтибактин во внешнюю среду, в результате чего золото образуется вне клетки.

Микроорганизмы приспособились к существованию в практически любых условиях, встречающихся на нашей планете. При этом многие из них не просто «терпят» неблагоприятную среду, а «подстраивают» ее под себя. Для этого они выделяют во внешнюю среду специальные вещества (так называемые вторичные метаболиты), чтобы воздействовать на нее и сделать ее более комфортной. Иногда такие вещества могут оказаться полезными и для человека. Хороший пример - антибиотики, которые синтезируются многими микроорганизмами, чтобы избавляться от конкурентов, претендующих на ценные ресурсы. Многие из этих природных соединений нашли применение в медицине в качестве антибактериальных агентов.

При исследовании организмов, населяющих экстремальные для жизни местообитания (экстремофилов), ученых прежде всего интересуют механизмы приспособления этих организмов к условиям внешней среды. Например, благодаря открытию термофильных бактерий Thermus aquaticus , обитающих в горячих источниках при температурах выше 55°C, биологи добавили в свой арсенал ДНК-полимеразу из этого организма, способную работать при высоких температурах (до 96°C). Теперь этот фермент имеется в любой биологической лаборатории, поскольку он незаменим для ПЦР - реакции, позволяющей синтезировать большое количество копий определенной ДНК.

Экстремофилы, способные обитать в окружающей среде с высокими концентрациями тяжелых металлов и их солей, называются металлотолерантными организмами . Для бактерий, населяющих поверхность золотых самородков, характерным условием среды является высокая концентрация ионов золота Au 3+ , которые токсичны для живых организмов. Поэтому каждый вид таких бактерий обладает механизмом защиты от присутствующих в больших количествах токсичных ионов золота. Так, для грамотрицательной бактерии Cupriavidus metallidurans , одного из двух преобладающих видов микроорганизмов в биопленках на золоте, механизм защиты уже был известен: эти организмы поглощают ионы Au 3+ и обезвреживают их, превращая в нетоксичное нерастворимое золото, гранулы которого накапливаются в цитоплазме бактерии (то есть происходит его биоминерализация ).

Говоря о биоминерализации, учёные имеют в виду способность живых организмов к образованию минералов, причём слово «минерал» в данном контексте понимается достаточно широко (см. обзор: Steve Weiner, Patricia M. Dove. An Overview of Biomineralization Processes and the Problem of the Vital Effect , PDF, 1,58 Мб). Биоминерализация - это в том числе биогенное образование самородков, металлических руд и т. п. В последние годы появилось много интересных исследований в этой области, что отчасти связано с развитием микроскопических методов. Учёные увидели, что многие руды содержат в себе остатки клеток бактерий (см.: Wang et al., 2011. Molecular biomineralization: toward an understanding of the biogenic origin of polymetallic nodules, seamount crusts, and hydrothermal vents), что может говорить о биогенном происхождении этих руд (месторождений никеля, меди и т. п.) (см. также новость Месторождения цинка возникли благодаря бактериям , «Элементы», 19.06.07). А на поверхности многих руд и самородков были обнаружены растущие бактериальные плёнки.

Другой вид, живущий на золоте, - грамотрицательная бактерия Delftia acidovorans , - до сих пор был практически не исследован и механизм его защиты от избытка ионов золота не был известен даже в общих чертах. Изучением этого загадочного микроорганизма и занялись канадские ученые из Университета Западной Онтарио и Университета Макмастера .

В первую очередь необходимо было выяснить, где происходит восстановление ионов золота: снаружи или внутри клеток. Для этого исследуемые бактерии вырастили на питательной среде, а затем залили раствором солей золота Au 3+ . Вокруг бактерий образовался темный осадок нерастворимого золота, что говорило о том, что ионы золота эти микроорганизмы восстанавливают снаружи от себя (рис. 2). Когда тот же опыт проделали с Cupriavidus metallidurans , нерастворимого золота вокруг бактерий не образовывалось, так как эти микроорганизмы восстанавливают золото внутри своих клеток.

Поскольку оказалось, что Delftia acidovorans восстанавливает золото снаружи своих клеток, исследователи предположили, что для этих целей бактерия выделяет во внешнюю среду какое-то специальное вещество. Необходимо было выявить гены Delftia acidovorans , ответственные за синтез этого вещества. Важной зацепкой служило то, что у Cupriavidus metallidurans , которая восстанавливает золото внутри своих клеток и потому не выделяет для этой цели специальных веществ наружу, таких генов быть не должно было.

Как правило, для «настройки» условий внешней среды бактерии используют низкомолекулярные вещества особой структуры - либо поликетиды , либо нерибосомные пептиды . Полекитеды - это сложные органические вещества, которые синтезируются специальными ферментами из небольших молекул органических кислот. Нерибосомные пептиды, в отличие от обычных пептидов, синтезируются, как это ясно из названия, не рибосомами , а особыми ферментами, каждый из которых может синтезировать только один тип пептида.

Предположив, что соединение, восстанавливающее золото, у Delftia acidovorans относится к одному из этих типов химических веществ, исследователи начали поиск генов, кодирующих ферменты для их синтеза. С помощью компьютерного анализа генома Delftia acidovorans ученым удалось выявить кластер генов, которые могли кодировать ферменты для синтеза поликетидов или ферменты для синтеза нерибосомных пептидов. Чтобы выявить, действительно ли эти гены имеют отношение к восстановлению золота, исследователи «выключали» их работу путем вставок небольших фрагментов ДНК в последовательность гена.

Обнаружилось, что после «отключения» одного из генов, кодирующих нерибосомную пептид-синтетазу, - этот ген назвали delG - бактерии перестают образовывать вокруг себя осадок нерастворимого золота, даже если ионов золота вокруг них очень много. Значит, именно этот пептид, который обычно образовывался при нормальной работе гена, кодирующего пептид-синтетазу, и восстанавливал золото вокруг бактерий. Таким образом исследователи открыли ген, защищающий бактерии Delftia acidovorans от избытка ионов золота. При нормальной работе этого гена образуется нерибосомная пептид-синтетеза - фермент, который синтезирует пептид, выделяющийся из бактерии и переводящий золото вокруг нее в нерастворимую безвредную форму.

Сравнив содержание экстрактов из бактерий с «выключенным» и «включенным» геном delG , исследователи выявили пептид, который отсутствует у первых и присутствует в значительных концентрациях у вторых. После выделения и очистки этого пептида его структуру удалось установить методами масс-спектрометрии и ЯМР . Пептид получил название дельфтибактин (delftibactin, рис. 3).

Чтобы подтвердить защитную функцию найденного пептида, исследователи вырастили бактерии с «выключенными» генами delG , добавили раствор солей золота, а также дельфтибактин. При избытке солей золота в среде рост бактерий подавлялся, но через некоторое время после добавления дельфтибактина нормальный рост бактерий восстанавливался, что говорило о том, что токсическое воздействие ионов золота устранено.

Авторы изучили свойства этого интересного пептида. Выяснилось, что он способен работать в присутствии солей других металлов, помимо золота (рис. 4). Дельфтибактин успешно работает при высоких концентрациях ионов железа, причем восстанавливает в таких условиях преимущественно золото. Специфичность достигается благодаря тому, что дельфтибактин образует комплексы с ионами металлов, и именно под размер иона золота он «подходит» лучше всего.

С помощью ЯМР-анализа была установлена структура комплексов дельфтибактина с ионами металлов (роль ионов металла выполняли ионы галлия; золото нельзя было использовать, так как с ним дельфтибактин быстро соосаждается, и образуется много нерастворимого материала, что существенно затруднило бы анализ методом ЯМР). Комплексы дельфтибактина с галлием (рис. 6) осаждали золото на порядок хуже, чем чистый дельфтибактин (рис. 5), что подтверждало гипотезу о том, что галлий связывается с теми же группами дельфтибактина, с которыми могло бы связаться золото, и что структура комплексов дельфтибактина с этими двумя металлами сходная. При образовании комплекса с ионом металла молекула дельфтибактина изгибается и связывается с ионом при помощи сразу нескольких боковых групп. После того, как ион связался с молекулой дельфтибактина, может происходить его восстановление. Оставалось выяснить, по какому механизму оно происходит.

При исследовании различных вариантов дельфтибактина из разных штаммов Delftia acidovorans исследователи обнаружили вариант, отличающийся от основного наличием дополнительной метильной группы у одного из центров связывания металла (этот вариант назвали дельфтибактин В). От наиболее распространенного дельфтибактина А этот вариант отличался пониженной реакционной способностью. Эта находка выявила, какая из частей молекулы дельфтибактина восстанавливает золото. Авторы предположили, что восстановление происходит посредством окислительного декарбоксилирования - это объясняет, почему молекула с более реакционноспособной формамидной группой лучше восстанавливает золото, чем молекула с ацетамидной группой (рис. 7).

Авторы данного исследования прошли большой путь от полного незнания того, как Delftia acidovorans защищается от избытка ионов золота в окружающей среде, до открытия соединения, осаждающего золото, и выяснения механизма работы этого соединения. Дельфтибактин - первый обнаруженный секретируемый метаболит, который защищает бактерий от растворимого золота и способствует его биоминерализации (рис. 1). Авторы отмечают, что найденное соединение осаждает золото из раствора его солей намного быстрее и эффективнее, чем известные ранее соединения с подобными свойствами (например, цитрат), и надеются, что их открытие найдет практические применения.

Вещество, способствующее обогащению ископаемых

Первая буква "о"

Вторая буква "б"

Третья буква "о"

Последняя бука буква "ь"

Ответ на вопрос "Вещество, способствующее обогащению ископаемых ", 11 букв:
обогатитель

Альтернативные вопросы в кроссвордах для слова обогатитель

Вещество, состав, способствующие повышению полезных качеств чего-нибудь

Специалист в области обогащения ископаемых

Поэтический сборник эстонского писателя, поэта Яана Кросса «... угля»

Определение слова обогатитель в словарях

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков Значение слова в словаре Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков
обогатителя, м. Лицо, обогатившее кого-что-н. (см. обогатить в 1 и 2 знач.; книжн. устар.). Специалист по обогащению ископаемых (см. обогатить в 3 знач.; спец.). Инженер-обогатитель. Вещество, способствующее обогащению ископаемых (см. обогатить в 3 знач.;...

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова. Значение слова в словаре Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.
м. Специалист в области обогащения ископаемых. м. Вещество, способствующее обогащению ископаемых.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова. Значение слова в словаре Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.
-я, м. (спец.). Специалист по обогащению полезных ископаемых. Инженер-о. Вещество, состав, способствующие повышению полезных качеств чего-н. Обогатители почвы. прил. обогатительский, -ая, -ое (к 1 знач.).

Примеры употребления слова обогатитель в литературе.

Слишком большие расходы и на орбитальный обогатитель , и на транспорт руд.

В таком образе жизни заключается величайший здравый смысл, потому что человек живущий по своему сердцу и в полном согласии со своим внутренним миром - всегда созидатель, обогатитель и художник.

Я отвернул вентиль обогатителя и угостил себя двойной порцией кислорода.

Мы повисли в пространстве в двух парсеках от ближайшей базы и потихоньку стали готовиться к переходу в иной мир, потому что без обогатителя плазмы ни о чем другом не может быть и речи.

Группа канадских ученых обнаружила новый механизм нейтрализации бактериями токсичных для них ионов золота. Оказалось, что бактерии Delftia acidovorans, обитающие на поверхности золотых самородков, выделяют специальное вещество, переводящее ионы золота из раствора в частицы металлического золота. Это вещество - пептид дельфтибактин - избирательно связывается с ионами золота даже если в среде обитания бактерий много ионов других металлов. В отличие от своих собратьев по среде обитания - бактерий Cupriavidus metallidurans, которые нейтрализуют ионы золота, накапливая его внутри клетки, бактерии Delftia acidovorans выделяют дельфтибактин во внешнюю среду, в результате чего золото образуется вне клетки.

Рис. 1. Электронная микрофотография комплекса дельфтибактина с золотом. Дельфтибактин добавили к раствору солей золота за 10 минут до того, как была сделана микрофотография. На микрофотографии видны коллоидные частицы золота (синяя стрелочка) и октаэдрические частицы золота (красная стрелочка), образовавшиеся под действием дельфтибактина. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Chemical Biology

Микроорганизмы приспособились к существованию в практически любых условиях, встречающихся на нашей планете. При этом многие из них не просто «терпят» неблагоприятную среду, а «подстраивают» ее под себя. Для этого они выделяют во внешнюю среду специальные вещества (так называемые вторичные метаболиты), чтобы воздействовать на нее и сделать ее более комфортной. Иногда такие вещества могут оказаться полезными и для человека. Хороший пример - антибиотики, которые синтезируются многими микроорганизмами, чтобы избавляться от конкурентов, претендующих на ценные ресурсы. Многие из этих природных соединений нашли применение в медицине в качестве антибактериальных агентов.

При исследовании организмов, населяющих экстремальные для жизни местообитания (экстремофилов), ученых прежде всего интересуют механизмы приспособления этих организмов к условиям внешней среды. Например, благодаря открытию термофильных бактерий Thermus aquaticus, обитающих в горячих источниках при температурах выше 55°C, биологи добавили в свой арсенал ДНК-полимеразу из этого организма, способную работать при высоких температурах (до 96°C). Теперь этот фермент имеется в любой биологической лаборатории, поскольку он незаменим для ПЦР - реакции, позволяющей синтезировать большое количество копий определенной ДНК.

Экстремофилы, способные обитать в окружающей среде с высокими концентрациями тяжелых металлов и их солей, называются металлотолерантными организмами. Для бактерий, населяющих поверхность золотых самородков, характерным условием среды является высокая концентрация ионов золота Au3+, которые токсичны для живых организмов. Поэтому каждый вид таких бактерий обладает механизмом защиты от присутствующих в больших количествах токсичных ионов золота. Так, для грамотрицательной бактерии Cupriavidus metallidurans, одного из двух преобладающих видов микроорганизмов в биопленках на золоте, механизм защиты уже был известен: эти организмы поглощают ионы Au3+ и обезвреживают их, превращая в нетоксичное нерастворимое золото, гранулы которого накапливаются в цитоплазме бактерии (то есть происходит его биоминерализация).