A fénnyel – mint a földi élet egyik alapvető
feltételével – kapcsolatos kutatások eredményei hagyományosan helyet
kapnak a Magyar Biofizikai Társaság kongresszusain.
Általánosan ismert, hogy a növények zöld
színanyaga, a klorofill kialakulásához fényre van szükség, így a
fénytől elzárt, föld alatti növényi részek nem tartalmaznak
klorofillt. Bizonyos esetekben azonban a föld alatti, de a
földfelszínhez közeli szöveti rétegekben is kimutatható klorofill a
talaj árnyékoló hatása ellenére. Ennek okát vizsgálva Böddi Béla
(ELTE Növényszervezettani Tanszék) és munkacsoportja kiderítette,
hogy a hajtás által elnyelt külső fény egy részét a hajtás
fényvezetőként a talaj alatti rétegekbe vezeti, ahova a talajon
keresztül nem juthatna fény. Ez a speciális körülmények között
végbemenő fotoszintézis számos újabb kérdést, növénybiológiai
problémát vet fel, így például azt, hogy mi a föld alatti
fotoszintézis szén-dioxid-forrása, hogyan működik a színtestek
működésének szabályozása stb.
A napsugárzásnak a földi élet számára
nélkülözhetetlen pozitív hatásai mellett azonban károsító hatása is
lehet. A növényekben megjelenő reaktív oxigénformák közül a
szingulett oxigén (1O2) keletkezése szinte
egészében a fotoszintetikus apparátus feldolgozóképességét
meghaladó mennyiségű energiaelnyelés okozta fénystresszhez köthető.
Hideg Éva (Pécsi Tudományegyetem Növénybiológiai Tanszék) és
munkatársai (MTA Szegedi Biológiai Központ) a szingulett oxigén
hatásait tanulmányozzák laboratóriumi körülmények között a növényi
sejtekbe juttatott mesterséges színanyagok segítségével. Kutatásaik
talán arra is választ adnak, hogy hogyan képesek a növények a
napsugárzás negatív hatásaival is megbirkózni.
A Nap ultraibolya (UV) sugárzása a kémiai,
biokémiai folyamatok stimulálásában, valamint az élővilág
evolúciójában is döntő szerepet játszott, illetve játszik. Földi
körülmények között a légkör oxigén-, valamint ózontartalma – sőt,
további légköri komponensek, mint például kén-dioxid, aeroszolok –
jelentős mértékben védik az élővilágot a káros sugaraktól. Bérces
Attila (Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet) és
munkatársai egy asztrobiológiai kísérletsorozat (BEXUS-15 BioDos)
keretében a földfelszíntől 25 km távolságban vizsgálják a
földfelszínre érkezőtől eltérő összetételű ultraibolya sugárzás
hatásait az élet szempontjából alapvetően fontos molekulák, a
nukleinsavak szerkezetére. Eredményeik fontos adatokkal
szolgálhatnak a földi légkörön kívül feltételezhető élő rendszerek
lehetséges előfordulására, az egyik bolygóról a másikra megvalósuló
élőanyagtranszportra, valamint a Marson esetleg előforduló,
jelenlegi vagy valamikori élő rendszerek előfordulására
vonatkozóan.
Az ultraibolya sugárzás elsődleges támadáspontja a
DNS, de hatására más, az élő rendszerek működésében alapvető
fontosságú molekulákban is okozhat szerkezeti változásokat. Irodalmi
adatok alapján ismert, hogy az UVB-sugárzás (280–315 nm)
módosíthatja a fehérjék (enzimek) szerkezetét, ami módosíthatja vagy
gátolhatja biokatalitikus működésüket. A fehérjéket alkotó
aminosavak nem mindegyike képes elnyelni az UV-B sugárzást. Így az
elnyelt sugárzás hatása ezeknek az aminosavaknak nemcsak számától,
de a fehérjéken belüli elhelyezkedésétől is függ. Ezeknek, az
ultraibolya sugárzás hatására a fehérjék szerkezetében okozott
változásoknak a mechanizmusát kutatja Majer Zsuzsa (ELTE Szerves
Kémiai Tanszék) és együttműködő partnerei, Csík Gabriella és Gróf
Pál (Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet).
A nanotechnológia korunk modern anyagtudományának
egyik legdinamikusabban fejlődő alkalmazási területe. A
nanoszerkezetű
|
|
anyagok egyik intenzíven kutatott felhasználási
lehetősége a különböző vékonyrétegek kialakítása szilárd hordozón. A
nanoszerkezetű, vékony bevonatok egyre nagyobb jelentőségre tesznek
szert. Felhasználási lehetőségeik között szerepel az
energiakonverzió, a katalitikus felhasználások és számos
orvosbiológiai alkalmazás. A felhasználási lehetőségeket, a
felhasználás eredményességét a bevonatok kémiai összetétele és
szerkezete határozza meg. Ilyen, nanoszerkezetű, elsősorban
titán-dioxid alapú bevonatok kutatásával és orvosbiológiai
felhasználásuk fejlesztésével foglalkozik Hórvölgyi Zoltán és
kutatócsoportja (BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék).
Az orvosbiológiai, mikrobiológiai kutatások egyik,
napjainkban is kiemelten fontos területe a mikroorganizmusok elleni
küzdelem és ennek keretében új és eredményes antimikrobiális
eljárások kidolgozása. Ilyen eljárások egyike lehet az
antibakteriális hatású, nanoszerkezetű, vékony bevonatok alkalmazása
akár a mindennapokban használt tárgyak, akár orvostechnikai
eszközök, berendezések felszínén. Az új technológiáktól a
hatékonyság mellett elvárjuk, hogy könnyen használható formában
nyújtsanak olcsó fertőtlenítési megoldásokat.
A BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
munkatársai a Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai
Intézetével együttműködésben tanulmányozzák ezüsttartalmú pórusos
titándioxid (TiO2) bevonatok Escherichia coli baktériumtörzsre
kifejtett antibakteriális hatását, valamint a fény szerepét a
baktérium inaktivációjának folyamatában.
A fotoszintetizáló mikroorganizmusok
anyagcseréjének fontos szereplői a hidrogenázok, melyek a lehető
legegyszerűbb reakciót katalizáló enzimek: protonokból és
elektronokból hidrogént képesek létrehozni (hidrogénfejlesztés),
illetve a hidrogént protonokra és elektronokra bontják
(hidrogénoxidáció). Fiziológiai szerepük tanulmányozásán túl a
hidrogenázok biotechnológiai alkalmazási lehetőségeit is intenzíven
kutatják. A hidrogéntermelés irányában működő enzimek segítségével
például környezetbarát energiahordozó állítható elő, hiszen a
hidrogén oxidációjakor csak víz keletkezik. Másrészt, a
hidrogénbontás irányában működő enzimeket akár üzemanyagcellákban is
hasznosíthatják, ahol azok kiválthatják a hidrogén oxidálására
használt drága platinát. Az ilyen alkalmazásokhoz viszont ismerni
kell az enzimek működési mechanizmusát a környezeti paraméterek
függvényében. Annak ellenére, hogy a hidrogenázokat már az 1930-as
években felfedezték, aktivitás- és szerkezetvizsgálatuk jelenleg is
tart. A szekció két előadása is foglalkozott a témakörrel: Bagyinka
Csaba (MTA SZBK Biofizikai Intézet) az enzimműködés
reakciómechanizmusát értelmezte újszerű módon, Tengölics Roland
(SZTE Biotechnológiai Tanszék) pedig a biológiai hidrogéntermelés
membrán-bioenergetikai hátterét elemezte.
Ugyancsak a biológiai anyag technikai alkalmazási
lehetőségével foglalkoztak az SZBK Biofizikai Intézetének kutatói
(Krekity Szilvia és mtsai, valamint Mathesz Anna és mtsai).
Megmutatták, hogy egyes fényérzékeny fehérjékből (például
bakteriorodopszinból vagy fotoaktív sárga fehérjéből) készített
felületi vékonyrétegek („filmek”) kiváló optikai tulajdonságaiknak
köszönhetően felhasználhatók az integrált optikában optikai
áramkörök aktív elemeiként („optikai kapcsolókként”), vagy optikai
bioszenzorok hangolóelemeiként. Mindezek alapján remélhető a
kutatások eredményeinek gyakorlati felhasználása például az
optoelektronikában, a gyógyszerkutatásban és az orvosi
diagnosztikában.
|
|