WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ [l'.-.ч. • « • • II [i II • I n. w l Дубна Р14-99-132 Г.Батдэмбэрэл, Д.Сангаа*, Д.Чултэм ГОМОЛОГИЯ СТРУКТУРЫ КОСТНОГО МИНЕРАЛА ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ Направлено в ...»

XJ9900313

ОБЪЕДИНЕННЫЙ

ИНСТИТУТ

ЯДЕРНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

[l'.-.ч. • « • • II [i II • I n. w l

Дубна

Р14-99-132

Г.Батдэмбэрэл, Д.Сангаа*, Д.Чултэм

ГОМОЛОГИЯ СТРУКТУРЫ

КОСТНОГО МИНЕРАЛА

ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Направлено в журнал «Nukleonika»

•Монгольский национальный университет, 30-46 г.Улаанбаатар

1. Введение Настоящая работа посвящена сравнительному исследованию микроскопической структуры минерального компонента костей позвоночных животных (крупного рогатого скота, овцы и динозавра). Домашные животные, кости которых исследовались, обитали на территории Монголии, а динозавры, остатки которых были найдены в пустыне Гоби, по-видимому, обитали в пределах обширного региона азиатского континента, на территории современной Монголии, Узбекистана, Казахстана и Китая. Возрасты этих костей различаются астрономическим масштабом от 50 до 250 миллонов лет, что вызывает интерес с точки зрения истории естествознания, в частности, биологической эволюции .

Поскольку возможность сравнительного исследования различия молекулярной структуры этих организмов сильно ограничена, наши исследования имели целью вьмснить вопрос о наличии или отсутствии гомологии кристаллической структуры костей различных видов животных .



В различных областях науки, химии, биологии, физики и математики, в понятие гомологии вкладывается разный смысл, но во всех случаях под гомологией подразумевается существование общих признаков, характеризующих индивидуальных представителей различных групп. Сложное понятие гомологии соответствуют реальной структуре, а понятие симметрии соответствуют идеальной структуре, а в данной работе понятие гомологии отождествляем с идентичностью кристаллической сингонии у различных объектов. В даннной работе для определения пространственных групп структуры исследуемых минералов использован дифракционный метод анализа .

2. Эксперимент и результаты Эксперимент проведен на нейтронном дифрактометре ДН-2, установленном на пучке реактора ИБР-2 ОИЯИ (Дубна). Нейтронный пучок на образец формируется изогнутым зеркальным нейтроноводом. Расстояние между замедителем и образцом L = 24 м. Средний поток на образце составлял 10 +7 н/см 2 с. Рассеянные нейтроны регистрировались под углом 0 О = 87.5 градусов однокоординатным гелиевым ( 3 Не) детектором, соединенным с времяпролетной электроникой. Угловая градуировка произведена с помощью образца NaCl, имеющего известную структуру. Разрешение дифрактометра Ad/d ~ 1 % при dw = 2 А .

Каждый порошковый образец помещался в цилиндрическом контейнере диаметром 7 мм из алюминиевой фольги толщиной 5 мкм. Образцы костей крупного рогатого скота и овцы подвергались химической термообработке для изоляции органического компонента. В случае кости. динозавра не было необходимости химической обработки из-за полного разложения органического компонента за большие геологические времена. Образец содержал только минеральный компонент .

Дифракционные спектры нейтронов в зависимости от длины волны накапливаются в электронной памяти. Все дифракционные пики в спектрах были идентифицированы в рамках тригональной структуры (пр. гр. Р6 3 /т). Ни одного сколько-нибудь заметного дифракционного пика от других фаз найдено не было .



Обработка данных производилась по методу Ритвельда [1] с использованием программы MRIA [2]. Когерентные длины рассеяния брались из [3]: 0.48, 0.513, 0.580, -0.374, 0.566 и 0.957 фм,соответственно дляСа, Р, О, Н, F и CI. Уточнение структурных параметров проводилось для 195 дифракционных пиков по структурной модели (Ca s [PO 4 ] 3 (OH, F, C1)), на базе данных "American Mineralogist Crystal Structure Database" [4]. Дифракционные спектры, полученные в результате обработки, приведены на рисунках. 1, 2, 3. Структурные данные собраны в таблице 1 .

3. Обсуждение результатов

• Полученные в нейтронографическом эксперименте данные показывают, что в современных костях крупного рогатого скота и овцы доминирует фаза Са 5 [РО 4 ] 3 (ОН, F, C1), имеющая низкую кристаллическую сингонию ( пр. гр .

Р6 э /т). ЭТО совпадает с результатами нейтронографического [5] и рентгенографического [6] исследования кости динозавра. Таким образом, проведенный эксперимент показал, что кристаллические фазы как современных, так и древних ископаемых костей позвоночных животных имеют однотипную структуру (гомологию). Обнаружение гомологии структуры костного минерала у разных животных на уровне кристаллической решетки представляет собой важный вклад в решение фундаментальных научных проблем эволюции видов животных .

• Кроме того, данный результат может иметь прикладное значение, в частности, он может оказаться весьма полезным при решении некоторых медико биологических проблем, связанных с позвоночными животными и человеком:

а). Из аналогии (гомологии) структуры фазы костного минерала различных позвоночных следует, что накопление радиоактивных элементов: Sr, Ra, Th, U, Pu в костях человека [7], может быть изучено путем измерения этих элементов в организме других животных, обитающих в соответствующей местности. Это позволило бы избежать сложной медицинской и юридической проблемы препарирования кости человека для исследовательских целей .

б). Известно, что биоактивная керамика: гидроксиапатит, нанесенный на подложку из титана, является перспективным материалом для ортопедии и стоматологии. Однако из недавних работ [8, 9] следует, что физико-механические Таблица 1 .

x/a, y/b, z/c - координаты атомов, В - тепловой фактор, п - заселенность, V - объем решетки, а, с - параметры решетки Кость крупного рогатого скота, пр. гр. Р6}/т (176) .

А .

–  –  –

Рис.1. Дифракционный спектр позвоночной кости крупного рогатого скота, (Фаза: Саз[РО4]з.(ОН, F, C1)). Точки — исходный спектр, линия — расчет, внизу - их разность и расчетные положения пиков nun впишиnin in и in i mi in Рис.2. Дифракционный спектр плечевой кости овцы .

(Фаза: Са5[РО4]з (ОН, F, C1)) .

Точки — исходный спектр, линия — расчет, внизу - их разность и расчетные положения пиков 800

–  –  –





Рис.3. Дифракционный спектр реберной кости динозавра .

(Фаза: Са5[РО4]з (ОН, F, C1)) .

Точки — исходный спектр, линия — расчет, внизу - их разность и расчетные положения пиков свойства и биологическая совместимость новых фаз, образующихся на границе раздела металл - гидроксиапатит недостаточно изучены .

При решении подобных задач метод рассеяния нейтронов может быть успешно применен .

4. Благодарности Авторы выражают благодарность А.И. Бескровному, С. А. Кутузову и А.Х. Исламову за помощь в проведении нейтронных экспериментов и полезное обсуждение результатов измерения, а также профессору Е.А. Красавину и сотрудникам ОРРИ ОИЯИ за ценные советы по медико-биологическим проблемам .

Литература

1. Rietveld Н.М. // Acta Cryst. 1967. v.22. p. 151 .

2. V.B. Zlokazov, V.V. Chernyshov, MRIA - a program for full profile analysis of powder neutron - diffraction time-of-flight (direct and fourier) spectra, jinr, p. 10-90-315, Dubna, 1990 .

3. V.F.Sears, Neutron News, vol.3, No.3, 1992 .

4. http://www.geo.arizona.edu/xtal-cgi/mgate: Hughes J.M., Cameron M., Crowley K.D .

American Mineralogist 74 (1989) 870-876 .

5. Г. Батдэмбэрэл, Д. Сангаа, Д. Чултэм., Исследование структуры ископаемого костного минерала с помощью рассеяния нейтронов. ОИЯИ, Р14-99-131, Дубна, 1999 .

6. Д. Чултэм, Д. Сангаа, А.А. Кацнельсон., Рентгенографические исследование костей динозавра. МУИС, ЭШБ, N3(99) 1988, Монголия .

7. L.Tandon, G. V.Iyenger and R.M.Parr, A Review of Radiologically Important Trace Elements in Human Bones .

Appl. Radiat.Isot. Vol.49, No. 8, pp. 903-910, 1998 .

8. H.A. Шевченко, В.И. Итин, А.А. Тухфатуллин, М.Л. Меликян, М.З. Миргазизов Взаимодействия гидроксиапатита с никелидом титана и титаном .

Письмо в ЖТ, 1998, том 24, №24. стр. 41-44 .

9. СМ. Lopatin, T.L. Alford, V.B. Pizziconi, M. Kuan, Т. Laursen .

Ion - beam densification of hydroxyapatite thin films .

Nuclear Instruments and Methods In Physics Research В 145 (1998) 522 - 531 .

–  –  –

1. Экспериментальная физика высоких энергий

2. Теоретическая физика высоких энергий

3. Экспериментальная нейтронная физика

4. Теоретическая физика низких энергий

5. Математика

6. Ядерная спектроскопия и радиохимия

7. Физика тяжелых ионов

8. Криогеника

9. Ускорители

10. Автоматизация обработки экспериментальных данных

11. Вычислительная математика и техника

12. Химия

13. Техника физического эксперимента

14. Исследования твердых тел и жидкостей ядерными методами

15. Экспериментальная физика ядерных реакций при низких энергиях

16. Дозиметрия и физика защиты

17. Теория конденсированного состояния

18. Использование результатов и методов фундаментальных физических исследований в смежных областях науки и техники Биофизика 19 .

Батдэмбэрэл Г., Сангаа Д., Чултэм Д. Р14-99-132 Гомология структуры костного минерала позвоночных животных С помощью нейтронной дифракции было установлено, что в современных костях крупного рогатого скота и овцы доминирует фаза Са5[РО4]з(ОН, F, C1), имеющая низкую кристаллическую сингонию (пр. гр. Рбз/m), и что кристаллические фазы как современных, так и древних ископаемых костей позвоночных животных имеют однотипную структуру (гомологию). Полученный результат представляет собой важный вклад в решение таких фундаментальных научных проблем, как эволюция видов животных, и может иметь прикладное значение, в частности, при решении некоторых медико-биологических проблем, связанных с позвоночными животными и человеком .

Работа выполнена в Лаборатории нейтронной физики им. И.М.Франка и в Отделении радиационных и радиобиологических исследований ОИЯИ .

Препринт Объединенного института ядерных исследований. Дубна, 1999 Перевод авторов

–  –  –

Using the neutron diffraction method a domination of low crystal syngonic (sp. gr. P63/m) phase Са5[РО4]з(ОН, F, Cl) in bull and sheep bones as well as in the fossil dinosauer bone has been established and crystal phases in all the bones have identical structure (homology). The result becomes to be important contribution to fundamental science such as biological evolution and to be useful in medical practice and solution of radiobiological problems connected with vertabrales and human .

The investigation has been performed at the Frank Laboratory of Neutron Physics and at the Division of Radiation and Radiobiological Research, JINR .

–  –  –






Похожие работы:

«Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по городу Санкт-Петербургу Аналитические материалы...»

«ШУТОВА Мария Владимировна Эпигенетическая характеристика индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека . Специальность 03.02.07генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2011 Работа выполнена в лаборатории Генетических основ клеточных технологий Учрежд...»

«УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЦЕНТР БИОЛОГИИ И ПОЧВОВЕДЕНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА V НАУЧНАЯ СЕССИЯ МОРСКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 6 февраля 2004 г. ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ Санкт-Петербург О...»

«СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. Методы обучения биологии.5 1.1 Характеристика методов обучения..5 1.2. Сравнительные возможности методов обучения.10 ГЛАВА 2. Роль практических работ в учебном процессе 2.1 Организация и виды лабораторно-практических занятий в школе. 14 2.2 Дидактические аспекты применения практических работ и требования к...»

«ОТЗЫВ официального оппонента на диссертационную работу Аль-Рабии Мохаммед Али Мохаммеда "Свободнорадикальный гомеостаз и структурнофункциональное состояние мембран эритроцитов крыс при гипотермии", представленную в специализированный объединенный диссертационный совет ДМ 212.009.01 по защите докторских и канд...»

«Научные № 3 | 2017 ISSN 2587-618Х горизонты Научные горизонты 3 | 2017 Международный научный журнал * Выходит один раз в месяц * Редакционная коллегия: Главный редактор (учредитель) ИП Всяких Максим Владимирович, кандидат экономических...»

«Российская Федерация Общество с ограниченной ответственностью "КАДАСТР – НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ" КОМПЛЕКСНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПАМЯТНИКА ПРИРОДЫ РЕГИОНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ "Орех маньчжурский (два дерева) по ул. Новой, д. 10а" с целью подготовки новой редакции паспорта на пам...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.