ËÎÊÀËÈÇÀÖÈß ÁÈÎÑÈÍÒÅÇÀ ËÈÏÈÄÎÂ Ó CHORELLA VULGARIS

Transcription

Âîäíàÿ òîêñèêîëîãèÿ
ÓÄÊ [(577.125+581.174):582.263] 574.64
À. È. Ëóöèâ, Â. Â. Ãðóáèíêî
ËÎÊÀËÈÇÀÖÈß ÁÈÎÑÈÍÒÅÇÀ ËÈÏÈÄÎÂ Ó
CHORELLA VULGARIS ÏÐÈ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÈ ÈÎÍÎÂ
ÖÈÍÊÀ, ÑÂÈÍÖÀ È ÄÈÇÅËÜÍÎÃÎ ÒÎÏËÈÂÀ
Ïðåäñòàâëåíû äàííûå îá èíòåíñèâíîñòè áèîñèíòåçà ëèïèäîâ ðàçëè÷íûõ
êëàññîâ â êëåòî÷íûõ ñòðóêòóðàõ Chlorellà vulgaris Beijer. ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+,
Pb2+ è äèçåëüíîãî òîïëèâà. Ïîêàçàíî, ÷òî ñóììàðíîå ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ è èõ
ðàçëè÷íûõ êëàññîâ â õëîðîïëàñòàõ è öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè èçìåíÿåòñÿ
â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû òîêñèêàíòà. Âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ëèïèäû ðàçëè÷íûõ êëàññîâ ñâèäåòåëüñòâóåò î ïåðåìåùåíèè ñèíòåçà àäàïòèâíûõ êëàññîâ ëèïèäîâ èç õëîðîïëàñòîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêèå ñòðóêòóðû. Ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ
(õëîðîôèëëîâ à è b, ôåîïèãìåíòîâ) ïðè âîçäåéñòâèè öèíêà è ñâèíöà óâåëè÷èâàåòñÿ, à äèçåëüíîãî òîïëèâà — óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ýòîì íàðÿäó ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà õëîðîïëàñòîâ èõ ðàçìåðû ñóùåñòâåííî óìåíüøàþòñÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: õëîðîôèëëû, ôåîïèãìåíòû, âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà,
ëèïèäû, èîíû öèíêà, èîíû ñâèíöà, äèçåëüíîå òîïëèâî, Chlorellà vulgaris.
Èçâåñòíî, ÷òî ñèíòåç ëèïèäîâ ó ðàñòåíèé ëîêàëèçîâàí ïðåèìóùåñòâåííî
â õëîðîïëàñòàõ [32], â êîòîðûõ de novo ñèíòåçèðóåòñÿ áîëüøèíñòâî æèðíûõ
êèñëîò, è ëèøü íåçíà÷èòåëüíî — â ìèòîõîíäðèÿõ [29]. Öèòîçîëü êëåòîê ðàñòåíèé â ñèíòåçå æèðíûõ êèñëîò ó÷àñòèÿ íå ïðèíèìàåò, îäíàêî â íåì ôóíêöèîíèðóåò ñèñòåìà óäëèíåíèÿ àöèëüíîé öåïè çà ñ÷åò ïðèñîåäèíåíèÿ äâóõóãëåðîäíûõ ôðàãìåíòîâ ê àöèëüíîé öåïè C16 è C18 êèñëîò, ïðè ýòîì ïîëó÷àþòñÿ æèðíûå êèñëîòû, èñïîëüçóåìûå ïðè îáðàçîâàíèè âîñêîâ è çàïàñíûõ
ëèïèäîâ [26]. Êðîìå òîãî, ñèíòåç ëèïèäîâ â êëåòêàõ ðàñòåíèé âîçìîæåí è â
öèòîïëàçìå çà ñ÷åò àöåòèë-ÊoA, îáðàçóþùåãîñÿ â ïðîöåññå îêèñëåíèÿ æèðíûõ êèñëîò, êîòîðûå ýêñïîðòèðóþòñÿ â öèòîïëàçìó èç ïëàñòèä, ãäå èõ êîëè÷åñòâî îñîáåííî âåëèêî (â îñíîâíîì 18 : 1 è 16 : 0) [32]. Îäíàêî ïðè âîçäåéñòâèè ñòðåññîðîâ, íàïðèìåð ó Potamogeton perfoliatus L., âûðàùåííîãî â
ïðèñóòñòâèè Cd2+, Cu2+ è Zn2+, ïðîèñõîäèò àêòèâíàÿ ñòðóêòóðèçàöèÿ ìåòàáîëèçìà ñ öåëüþ ïîääåðæàíèÿ ôóíêöèîíàëüíîãî ñòàòóñà êëåòî÷íûõ
ñòðóêòóð [31]. Ïðè ýòîì ëèïèäñèíòåçíàÿ àêòèâíîñòü ìîæåò óâåëè÷èâàòüñÿ
íå òîëüêî â õëîðîïëàñòàõ [27], íî è â äðóãèõ ïëàñòèäàõ, êîòîðûå áåðóò íà
ñåáÿ ôóíêöèþ ïîääåðæàíèÿ ãîìåîñòàòè÷åñêîãî óðîâíÿ ëèïèäíîãî ñîñòàâà
êëåòîê, ñèíòåçèðóÿ ëèïèäû, íåîáõîäèìûå äëÿ àäàïòèâíîé ïåðåñòðîéêè êëåòî÷íûõ ìåìáðàí ïðè ôîðìèðîâàíèè òîêñèêîðåçèñòåíòíîñòè êëåòîê [32]. Ðàíåå íàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà è ñâèíöà ó õëîðåëëû âîçðàñòàåò âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ëèïèäû, íî ñîäåðæàíèå õëîðîôèë© Ëóöèâ À. È., Ãðóáèíêî Â. Â., 2012
ISSN 0375-8990 Ãèäðîáèîë. æóðí. — 2012. — Ò. 48, ¹ 4
91
ëîâ à è b óìåíüøàåòñÿ [3]. Ïðè ïåðåñòðîéêå êëåòî÷íîãî ìåòàáîëèçìà ÷àñòî
ïðîèñõîäèò è èìïîðò ëèïèäîâ îáðàòíî èç öèòîïëàçìû â ïëàñòèäû (ïðîòèâîòîê ëèïèäîâ), ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ àäàïòèâíîé ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé
ïåðåñòðîéêè ìåìáðàí êëåòîê è ïëàñòèä [32]. Â ñâÿçè ñ ýòèì âîçíèêàåò âîïðîñ îá èçìåíåíèè ëîêàëèçàöèè è èíòåíñèâíîñòè ñèíòåçà ëèïèäîâ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ â ðàñòèòåëüíûõ êëåòêàõ ïðè ñòðåññîâûõ, â òîì ÷èñëå òîêñè÷åñêèõ, âîçäåéñòâèÿõ. Ïðè èçó÷åíèè âîäîðîñëåé ýòîò âîïðîñ âàæåí êàê ñ òî÷êè
çðåíèÿ ïîíèìàíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ òîêñèêîðåçèñòåíòíîñòè â óñëîâèÿõ çàãðÿçíåíèÿ âîäîåìîâ, òàê è äëÿ âûÿñíåíèÿ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ñèíòåçà
ëèïèäîâ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ ïðè êóëüòèâèðîâàíèè [7, 24]. Ñîãëàñíî ïðåäâàðèòåëüíûì èññëåäîâàíèÿì, èîíû íåêîòîðûõ ìåòàëëîâ è íåôòåïðîäóêòû
âëèÿþò íà èíòåíñèâíîñòü è íàïðàâëåííîñòü áèîñèíòåçà ëèïèäîâ ó õëîðåëëû
[3—5].
Öåëü ðàáîòû — óñòàíîâèòü ëîêàëèçàöèþ è èíòåíñèâíîñòü áèîñèíòåçà
ëèïèäîâ è èõ êà÷åñòâåííûé ñîñòàâ ó Chlorellà vulgaris Beijer. ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ Zn2+, Pb2+ è äèçåëüíîãî òîïëèâà (ÄÒ).
Ìàòåðèàë è ìåòîäèêà èññëåäîâàíèé. Õëîðåëëó âûðàùèâàëè â óñëîâèÿõ
íàêîïèòåëüíîé êóëüòóðû â ëþìåíîñòàòå ïðè îñâåùåíèè ëàìïàìè äíåâíîãî
ñâåòà (2500 ëê) è òåìïåðàòóðå 20 ± 1°Ñ íà ïèòàòåëüíîé ñðåäå Ôèòöäæåðàëüäà â ìîäèôèêàöèè Öåíäåðà è Ãîðåìà (¹ 11) [14]. Â ýêñïåðèìåíòàõ ê êóëüòóðå äîáàâëÿëè âîäíûå ðàñòâîðû ñîëåé ìåòàëëîâ ZnSO4´7H2O è Pb(NO3)2 èç
ðàñ÷åòà íà èîí: Zn2+ — 5,0 ìã/äì3, Pb2+ — 0,5 ìã/äì3, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò 5
ÏÄÊðûáõîç, è äèçåëüíîå òîïëèâî â êîëè÷åñòâå 0,5 ìë/äì3, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò
10 ÏÄÊðûáõîç [6, 21]. Â êà÷åñòâå êîíòðîëÿ èñïîëüçîâàëè êëåòêè, âûðàùåííûå
â ñðåäå áåç òîêñèêàíòîâ. Ïåðèîä èíêóáàöèè âîäîðîñëåé ñîñòàâëÿë 1 è 7 ñóòîê. Êîíöåíòðàöèÿ òîêñèêàíòîâ è ïðîäîëæèòåëüíîñòü èõ âîçäåéñòâèÿ âûáðàíû ñ ó÷åòîì ðàíåå óñòàíîâëåííîé íàìè íàèáîëüøåé âûðàæåííîñòè
ñòðóêòóðíî-ìåòàáîëè÷åñêèõ ïåðåñòðîåê â êëåòêàõ õëîðåëëû ïðè óêàçàííûõ
çíà÷åíèÿõ [4, 5, 11].
Êëåòêè õëîðåëëû ãîìîãåíèçèðîâàëè â ìåõàíè÷åñêîì ãîìîãåíèçàòîðå
(7000 îá/ìèí) â èíêóáàöèîííîì ðàñòâîðå è öåíòðèôóãèðîâàëè (3000 g,
10 ìèí). Íàäîñàäî÷íóþ æèäêîñòü ðàññìàòðèâàëè êàê öèòîïëàçìàòè÷åñêóþ
ôðàêöèþ, êîòîðàÿ, ïî ðåçóëüòàòàì ìèêðîñêîïè÷åñêîãî êîíòðîëÿ, íå ñîäåðæàëà õëîðîïëàñòîâ. Èõ âûäåëÿëè èç îñàäêà ïî ìåòîäó [8] ñ èñïîëüçîâàíèåì
ñòóïåí÷àòîãî öåíòðèôóãèðîâàíèÿ â ãðàäèåíòå ïëîòíîñòè ïåðêîëà (40/70%).
Õëîðîïëàñòû îòáèðàëè íà ãðàíèöå ôàç 40/70% ïåðêîëà è ðàñòâîðÿëè â áóôåðå (0,33 Ì ñîðáèò, 50 ìÌ òðèöèí, 2 ìÌ ÝÄÒÀ, 5 ìÌ b-ìåðêàïòîýòàíîë,
ðÍ 8,0).
Èíòåíñèâíîñòü áèîñèíòåçà ëèïèäîâ îöåíèâàëè ïî âêëþ÷åíèþ
[1-14Ñ]-àöåòàòà íàòðèÿ. Öèòîïëàçìàòè÷åñêóþ ôðàêöèþ è âûäåëåííûå õëîðîïëàñòû èíêóáèðîâàëè ñ 200 êÁê [1-14Ñ]-àöåòàòà íàòðèÿ ïðè òåìïåðàòóðå
20oC è îñâåùåíèè 2500 ëê â òå÷åíèå 90 ìèí. Ïîñëå îñòàíîâêè ðåàêöèè òðèõëîðóêñóñíîé êèñëîòîé (10%) ýêñòðàêòû öåíòðèôóãèðîâàëè (3000 g, 15 ìèí),
çàòåì îòäåëÿëè îñàäîê, èç êîòîðîãî ëèïèäû ýêñòðàãèðîâàëè õëîðîôîðì-ìåòàíîëüíîé ñìåñüþ â ñîîòíîøåíèè 2 : 1 ïî ìåòîäó Ôîë÷à [9]. Íåëèïèäíûå
ïðèìåñè èç õëîðîôîðì-ìåòàíîëüíîãî ýêñòðàêòà óäàëÿëè îòìûâàíèåì
92
1%-íûì ðàñòâîðîì KCl [19]. Êîëè÷åñòâî îáùèõ ëèïèäîâ îïðåäåëÿëè âåñîâûì ìåòîäîì ïîñëå îòãîíêè ýêñòðàãèðóþùåé ñìåñè [9]. Ðàçäåëåíèå ëèïèäîâ
íà ôðàêöèè îñóùåñòâëÿëè ìåòîäîì âîñõîäÿùåé îäíîìåðíîé òîíêîñëîéíîé
õðîìàòîãðàôèè â ñèëèêàãåëå íà ñòåêëÿííûõ ïëàñòèíêàõ ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîãî àêòèâèðîâàíèÿ ðàçäåëÿþùåãî ñëîÿ [10] ñ èñïîëüçîâàíèåì â êà÷åñòâå
ïîäâèæíîé ôàçû ñìåñè ãåêñàíà, äèýòèëîâîãî ýôèðà è ëåäÿíîé óêñóñíîé
êèñëîòû â ñîîòíîøåíèè 70 : 30 : 1. Õðîìàòîãðàììû ïðîÿâëÿëè â ïàðàõ êðèñòàëëè÷åñêîãî éîäà. Êîëè÷åñòâî íåïîëÿðíûõ ëèïèäîâ îïðåäåëÿëè áèõðîìàòíûì ìåòîäîì [19] ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïðè äëèíå âîëíû 615 íì. Ñîäåðæàíèå ôîñôîëèïèäîâ íàõîäèëè ïî êîëè÷åñòâó íåîðãàíè÷åñêîãî ôîñôîðà ïî
ìåòîäó Âàñüêîâñêîãî ïîñëå èõ ìèíåðàëèçàöèè ïðè òåìïåðàòóðå 180oÑ [33].
Ðàäèîàêòèâíîñòü îáðàçöîâ èçìåðÿëè íà ñöèíòèëëÿöèîííîì ñ÷åò÷èêå
LS-100C Beckman (ÑØÀ) è âûðàæàëè â èìï/ìèí·ìã ëèïèäîâ.
Õëîðîïëàñòû èññëåäîâàëè ïðè ïîìîùè ìèêðîñêîïà ÌÁÈ-15, óâåëè÷åíèå
´600. Êîëè÷åñòâî õëîðîôèëëà è ôåîïèãìåíòîâ îïðåäåëÿëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïî äèôôåðåíöèàëüíûì ñïåêòðàì èõ ïîãëîùåíèÿ [16, 17]. Ñîäåðæàíèå áåëêà óñòàíàâëèâàëè îáùåïðèíÿòûì ìåòîäîì Ëîóðè. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû îáðàáîòàíû ìåòîäàìè âàðèàöèîííîé ñòàòèñòèêè [13].
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé è èõ îáñóæäåíèå
Èçâåñòíî [36], ÷òî âîäîðîñëè ìîãóò íàêàïëèâàòü ìåòàëëû â êîëè÷åñòâå, â
äåñÿòêè òûñÿ÷ ðàç ïðåâûøàþùåì èõ ñîäåðæàíèå âî âíåøíåé ñðåäå. Òàê,
óñòàíîâëåíî, ÷òî ó ìîðñêèõ ìèêðîâîäîðîñëåé êëåòî÷íûå ëèïèäû ñâÿçûâàþò
19% ñâèíöà è 15% öèíêà, à áåëêîâàÿ ôðàêöèÿ èõ êëåòîê – 27% ìåäè è ñâèíöà — äî 19% îáùåãî ñîäåðæàíèÿ ìåòàëëîâ â ñðåäå. Ïîñêîëüêó õëîðîïëàñòû
ÿâëÿþòñÿ âûñîêîáåëêîâûìè ñòðóêòóðàìè è â íèõ ïðåèìóùåñòâåííî ëîêàëèçîâàí ñèíòåç ëèïèäîâ, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü ïðÿìîå âîçäåéñòâèå èîíîâ ìåòàëëîâ íà ñòðóêòóðó õëîðîïëàñòîâ è ñîäåðæàíèå â íèõ ïèãìåíòîâ [32].
Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîêàçàëè (òàáë. 1), ÷òî ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëà a
ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+ â òå÷åíèå 7 ñóò âîçðàñòàëî íà 25%, õëîðîôèëëà b — íà
18%, ôåîïèãìåíòîâ — íà 6,4% ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Ïðè âîçäåéñòâèè
Pb2+ â òå÷åíèå 1 ñóò êîëè÷åñòâî õëîðîôèëëîâ à è b òàêæå óâåëè÷èâàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 12 è 25%, à ôåîïèãìåíòîâ — íà 12%. Ïðè âîçäåéñòâèè ÄÒ â
òå÷åíèå 1 ñóò ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëà à óìåíüøàëîñü íà 20%, õëîðîôèëëà b
— íà 23%, ôåîïèãìåíòîâ — íà 9% ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Âëèÿíèå öèíêà íà ýòîò ïîêàçàòåëü ìîæíî îáúÿñíèòü âûñîêîé ïðîíèöàåìîñòüþ êëåòî÷íûõ ìåìáðàí äëÿ åãî èîíîâ, èõ ïîäâèæíîñòüþ â êëåòêå è êîìïëåêñîîáðàçóþùåé ñïîñîáíîñòüþ, à ñâèíöà — âûñîêèì ñðîäñòâîì ê áåëêàì è ïðî÷íûì
óäåðæèâàíèåì ýòîãî ìåòàëëà â ñîñòàâå ìåòàëëîòèîíåèíïîäîáíûõ êîìïëåêñîâ [15, 35]. Íåôòåïðîäóêòû, êàê îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà ñ ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûì ýôôåêòîì, îáëàäàþò ìåìáðàíîòðîïíûì äåéñòâèåì, â ñâÿçè ñ ÷åì èõ
âëèÿíèå íà ïèãìåíòû ìîæåò áûòü êîñâåííûì è ñâÿçàííûì ñ ìîäèôèêàöèåé
ñòðóêòóðû è ïðîíèöàåìîñòüþ ìåìáðàí êëåòîê. Ïðåîáëàäàíèå â èõ ñîñòàâå
àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ è âûñîêàÿ âÿçêîñòü ñïîñîáñòâóåò áîëåå äëèòåëüíîìó êîíòàêòó òîêñèêàíòà ñ ïîâåðõíîñòüþ êëåòîê [30]. Êðîìå òîãî, ó áîëüøèíñòâà âîäîðîñëåé ïðè îñòðîì âîçäåéñòâèè íåôòè è íåôòåïðîäóêòîâ
ïðîèñõîäèò ñíèæåíèå èíòåíñèâíîñòè ôîòîñèíòåçà è óñèëåíèå äûõàíèÿ,
93
1. Ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëîâ è ôåîïèãìåíòîâ (ìêã/äì3 êóëüòóðàëüíîé ñðåäû) ó
Ch. vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+, Pb2+ è äèçåëüíîãî òîïëèâà (M ± m, n = 5)
Ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ
õë. à
õë. b
õë. à+b
ôåîïèãìåíòû
Ôåîïèãìåíòû/õë. à
Êîíòðîëü
(1—7 ñóò)
108,41 ±
16,78
64,29 ±
7,62
172,70
258,9 ± 18,38
2,39
Zn2+ (7 ñóò)
135,25 ±
13,36*
75,64 ±
6,14*
210,89
275,5 ± 16,46*
2,04
Pb2+ (1 ñóò)
121,77 ±
16,96*
80,61 ±
7,38*
202,38
290,6 ± 16,71*
2,39
ÄÒ (1 ñóò)
86,99 ±
7,34*
49,65 ±
6,67*
136,64
236,3 ± 12,79*
2,70
Âàðèàíòû îïûòà
* Ðàçëè÷èÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì äîñòîâåðíû, ð £ 0,02—0,05.
ïðèâîäÿùåå ê àäàïòèâíûì ïåðåñòðîéêàì ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà õëîðîïëàñòîâ, ÷òî âëèÿåò íà ñîäåðæàíèå õëîðîôèëëîâ [20]. Ñâèäåòåëüñòâîì
ýòîãî ÿâëÿåòñÿ è òî, ÷òî ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûå âåùåñòâà ñïîñîáñòâóþò âûõîäó èç êëåòîê âîäîðîñëåé èîíîâ ìàðãàíöà è öèíêà [25], ñâÿçàííûõ ñ ôîòîñèíòåçîì è íåîáõîäèìûõ äëÿ îáðàçîâàíèÿ êèñëîðîäà [22]. Òàêèì îáðàçîì,
âîçäåéñòâèå èîíîâ ìåòàëëîâ è ÄÒ íà ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ ðàçíîïëàíîâîå,
âåðîÿòíî âñëåäñòâèå ðàçëè÷íûõ ìåõàíèçìîâ èõ ïðîíèêíîâåíèÿ â êëåòêè è
âëèÿíèÿ íà ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûå êîìïîíåíòû ìåìáðàí è ïèãìåíòû.
Ñîîòíîøåíèå ñîäåðæàíèÿ ôåîïèãìåíòîâ è õëîðîôèëëà à ïîêàçûâàåò,
÷òî ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà îíî ñíèæàëîñü íà 15% ïî ñðàâíåíèþ ñ
êîíòðîëåì, èîíîâ ñâèíöà — áûëî áëèçêèì ê êîíòðîëüíûì çíà÷åíèÿì, à äèçåëüíîãî òîïëèâà — âîçðàñòàëî íà 13%. Â öåëîì íåçíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî
õëîðîôèëëà à è ïðåîáëàäàíèå ôåîïèãìåíòîâ (ôåîôèòèí, ôåîôîðáèä, õëîðîôèëëèä) ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî îíè ÿâëÿþòñÿ ïðîäóêòàìè ðàñïàäà õëîðîôèëëà à.
Îáùåå ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ â êîíòðîëå â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè
áûëî íà 41% ìåíüøå, ÷åì â õëîðîïëàñòàõ (ðèñ. 1), ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ îáùèì
ïðåäñòàâëåíèåì î ïðåèìóùåñòâåííîé ëîêàëèçàöèè ñèíòåçà ëèïèäîâ â ïëàñòèäàõ [32]. Ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè è õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà è ñâèíöà ðàçëè÷àëîñü, ÷òî, î÷åâèäíî,
ñâÿçàíî ñ ïðèðîäîé òîêñèêàíòà. Òàê, èîíû Zn2+ ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿëè, à
èîíû ñâèíöà óâåëè÷èâàëè åãî â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè íà 44%. Â õëîðîïëàñòàõ ýòîò ïîêàçàòåëü ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíèëñÿ (ñì. ðèñ. 1).
Èíòåíñèôèêàöèÿ ñèíòåçà ëèïèäîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ïðè
âîçäåéñòâèè Pb2+ ñîâïàäàåò ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ ôåîïèãìåíòîâ (ñì.
òàáë. 1).
Íàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî äèçåëüíîå òîïëèâî îáóñëîâëèâàåò óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ëèïèäîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè íà 46%, à â õëîðîïëàñòàõ
— íà 13%. Â öåëîì ïðè äåéñòâèè èîíîâ ñâèíöà è ÄÒ êàê òèïè÷íûõ òîêñèêàí94
òîâ âîçðàñòàåò ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè, à òàêæå èçìåíÿåòñÿ èõ ñîîòíîøåíèå â
ïîëüçó ïîñëåäíåé, ÷òî
ñîãëàñóåòñÿ ñ äàííûìè
îá àêòèâàöèè ñèíòåçà
ëèïèäîâ âî âíåõëîðîïëàñòíûõ ñòðóêòóðàõ
ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ
ìåòàëëîâ [31].
Â ñâÿçè ñ âûøåèçëîæåííûì âàæíî áûëî
óñòàíîâèòü îñîáåííîñòè ôðàêöèîííîãî ñîñòàâà ëèïèäîâ â öèòî1. Ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ â êëåòî÷íûõ ôðàêöèÿõ Ch. vulgaris ïðè
ïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêâîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ (M ± m, n = 5). Çäåñü è íà ðèñ. 2: 1 — öèöèè è õëîðîïëàñòàõ
òîïëàçìàòè÷åñêàÿ ôðàêöèÿ; 2 — õëîðîïëàñòû.
õëîðåëëû. Îêàçàëîñü,
÷òî ñîäåðæàíèå òðèàöèëãëèöåðîëîâ (ÒÀÃ) â
êîíòðîëå â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè è õëîðîïëàñòàõ ïðàêòè÷åñêè íå
ðàçëè÷àëîñü (ðèñ. 2). Ïðè ýòîì êîëè÷åñòâî äèàöèëãëèöåðîëîâ (ÄÀÃ) â õëîðîïëàñòàõ áûëî íà 124%, à ôîñôîëèïèäîâ (ÔË) — íà 22% áîëüøå, ÷åì â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè. Ñîäåðæàíèå íåýòåðèôèöèðîâàííûõ æèðíûõ
êèñëîò (ÍÝÆÊ) â õëîðîïëàñòàõ òàêæå áûëî âûøå (â 4,8 ðàçà). Ïîëó÷åííûå
äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ èçâåñòíûì ôàêòîì ïðåîáëàäàíèÿ â òèëàêîèäàõ ðàñòåíèé óãëåâîäíûõ ïðîèçâîäíûõ ÄÀÃ, áîëüøåãî êîëè÷åñòâà ôîñôàòèäèëãëèöåðîëîâ è ñâîáîäíûõ âûñøèõ æèðíûõ êèñëîò, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ñèíòåçà ëèïèäîâ [32]. Ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâîå ñîäåðæàíèå ÒÀÃ â îáåèõ ôðàêöèÿõ ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ èõ íàêîïëåíèåì ðàñòèòåëüíûìè êëåòêàìè ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ [5].
Â îïûòíûõ îáðàçöàõ ñîäåðæàíèå ÒÀÃ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè
ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà óìåíüøàëîñü íà 24% (ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì), à èîíû ñâèíöà è äèçåëüíîå òîïëèâî ñòèìóëèðîâàëè åãî íàêîïëåíèå ñîîòâåòñòâåííî íà 16 è 73% (ñì. ðèñ. 2).
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà è äèçòîïëèâà ñîäåðæàíèå ÒÀÃ â õëîðîïëàñòàõ óâåëè÷èâàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 47 è 15% ïî
ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì, ïðè âîçäåéñòâèè ñâèíöà — óìåíüøàëîñü íà 23%.
Çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ÒÀÃ â õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè
Zn2+ ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ åãî ñòèìóëèðóþùèì âëèÿíèåì íà ñèíòåç ëèïèäîâ, à íàêîïëåíèå â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ
ñâèíöà è ÄÒ — óïëîòíåíèåì ìåìáðàí [11].
Â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ÄÀÃ íàêàïëèâàëèñü ïðè âîçäåéñòâèè
âñåõ èññëåäîâàííûõ âåùåñòâ, â íàèáîëüøåé ñòåïåíè Pb2+ è ÄÒ (â 2,0—2,5
95
2. Ñîäåðæàíèå òðèàöèëãëèöåðîëîâ (ÒÀÃ), äèàöèëãëèöåðîëîâ (ÄÀÃ), ôîñôîëèïèäîâ (ÔË) è íåýòåðèôèöèðîâàííûõ æèðíûõ êèñëîò (ÍÝÆÊ) â êëåòî÷íûõ ôðàêöèÿõ Ch. vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ (M ± m, n = 5).
ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì). Â õëîðîïëàñòàõ îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå
ÄÀÃ ïðè âîçäåéñòâèè Pb2+ è ÄÒ âîçðàñòàëî íà 30%, à Zn2+ — ñíèæàëîñü íà
15%. Òàêèì îáðàçîì, â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè àêòèâèðóåòñÿ îáðàçîâàíèå ÄÀÃ, ÷òî òàêæå ñîãëàñóåòñÿ ñ ìåìáðàííûìè ïåðåñòðîéêàìè â êëåòêàõ
âîäíûõ ðàñòåíèé ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ ìåòàëëîâ [11, 31].
Â îòëè÷èå îò ÄÀÃ ñîäåðæàíèå ÔË â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ïðè
âîçäåéñòâèè Pb2+ è ÄÒ ñíèçèëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 16 è 29%, à â õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+ è Pb2+ — ñîîòâåòñòâåííî íà 23 è 17%. Ýòî ìîæåò
áûòü îáóñëîâëåíî êàê ïåðåñòðîéêîé ìåìáðàí (óïëîòíåíèåì), òàê è èõ ðàñùåïëåíèåì èç-çà àêòèâàöèè ôîñôîëèïàç [31], à òàêæå ñ ó÷àñòèåì ôîñôàòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ â äðóãèõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññàõ (ôóíêöèîíèðîâàíèå
ÀÒÔ-àç, îáìåí ôîñôàòîâ) [1, 11].
96
2. Ñîîòíîøåíèå îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ ÒÀÃ : ÄÀÃ : ÔË : ÍÝÆÊ ó Ch.
vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ, %
Öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ ôðàêöèÿ
Õëîðîïëàñòû
Êîíòðîëü (1—7 ñóò)
42 : 25 : 25 : 8
24 : 33 : 19 : 24
Zn2+, 5 ÏÄÊ (7 ñóò)
28 : 25 : 22 : 25
31 : 29 : 14 : 26
Pb2+,
27 : 26 : 12 : 34
18 : 44 : 17 : 21
40 : 31 : 11 : 18
23 : 37 : 17 : 23
5 ÏÄÊ (1 ñóò)
ÄÒ, 10 ÏÄÊ (1 ñóò)
Ñîäåðæàíèå ÍÝÆÊ â öèòîïëàçìå ïðè âîçäåéñòâèè èññëåäîâàííûõ âåùåñòâ óâåëè÷èâàëîñü ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì, â íàèáîëüøåé ñòåïåíè (â 7
ðàç) — Pb2+. Â õëîðîïëàñòàõ èõ êîëè÷åñòâî ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà è
ÄÒ óâåëè÷èâàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 21 è 7,5%, à Pb2+ — óìåíüøàëîñü íà 9%
ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ÍÝÆÊ ñâÿçàíî ñ ðàñùåïëåíèåì ôîñôîëèïèäîâ, êîòîðûå, êàê îòìå÷àëîñü, ìîãóò íå òîëüêî ñëóæèòü èñòî÷íèêîì ôîñôàòîâ, íî è èñïîëüçîâàòüñÿ â ýíåðãåòè÷åñêîì îáåñïå÷åíèè êëåòîê, óñèëèâàþùåìñÿ ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ [1].
Âûÿâëåííûå íàìè èçìåíåíèÿ ñâÿçàíû, î÷åâèäíî, ñ âûïîëíåíèåì ëèïèäàìè ðàçëè÷íûõ àäàïòèâíûõ ôóíêöèé ïðè âîçäåéñòâèè âåùåñòâ ðàçíîé õèìè÷åñêîé ïðèðîäû. Îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ÒÀÃ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé
ôðàêöèè ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ Zn2+ ñíèæàëîñü íà 33%, à ÔË — íà 12%
(òàáë. 2). Ïðè âîçäåéñòâèè Ðb2+ è ÄÒ îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ÒÀÃ òàêæå
ñíèæàëîñü — ñîîòâåòñòâåííî íà 33 è 5%, à ÔË — íà 52 è 56%, òîãäà êàê êîëè÷åñòâî ÄÀÃ âîçðàñòàëî íà 4 è 24% ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Äîëÿ ÍÝÆÊ
ïðè âîçäåéñòâèè öèíêà, ñâèíöà è ÄÒ âîçðàñòàëà ñîîòâåòñòâåííî â 3,00, 4,25 è
2,25 ðàçà.
Â õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ÒÀÃ è ÍÝÆÊ óâåëè÷èâàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 29 è 8%, à ÄÀÃ è ÔË
óìåíüøàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 12 è 26%. Èîíû ñâèíöà ñíèæàëè îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå ÒÀÃ íà 25%, ÔË — íà 11%, ÍÝÆÊ — íà 12,5%, ÄÒ — â íåñêîëüêî ìåíüøåé ñòåïåíè (ÒÀÃ — íà 4%, ÔË — íà 11%, ÍÝÆÊ — íà 4%),
ïðè ýòîì äîëÿ ÄÀÃ âîçðàñòàëà ñîîòâåòñòâåííî íà 33 è 12%.
Óñèëåíèå ñèíòåçà ÒÀÃ â õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà îáóñëîâëåíî, âåðîÿòíî, óïëîòíåíèåì ìåìáðàí â êëåòêàõ âîäîðîñëè, ÷òî ìîæåò
áûòü çàùèòíûì ìåõàíèçìîì îò ïîâðåæäàþùåãî äåéñòâèÿ è ïðîíèêíîâåíèÿ
ìåòàëëà â êëåòêó. Òàê, êîëè÷åñòâî ÒÀÃ â êëåòêàõ õëîðåëëû â ñòðåññîâûõ
óñëîâèÿõ ìîæåò äîñòèãàòü 80% èõ ñóõîé áèîìàññû [2]. Ñíèæåíèå èõ ñîäåðæàíèÿ â õëîðîïëàñòàõ ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ ñâèíöà è â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ïðè âîçäåéñòâèè âñåõ èññëåäîâàííûõ òîêñèêàíòîâ ñîïðîâîæäàåòñÿ èíûìè ïåðåñòðîéêàìè ìåìáðàíû (èçìåíåíèå âÿçêîñòè è òåêó÷åñòè)
[11].
Ôîñôîëèïèäû âõîäÿò â ñîñòàâ êëåòî÷íûõ ìåìáðàí, âëèÿþò íà èõ òåêó÷åñòü, ðåãóëèðóþò ñâÿçü êëåòîê ñî ñðåäîé îáèòàíèÿ [23]. Â íàøèõ îïûòàõ ñîäåðæàíèå ôîñôîëèïèäîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè è õëîðîïëàñòàõ
97
3. Âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ëèïèäû Ch. vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+, Pb2+ è
äèçåëüíîãî òîïëèâà (M ± m, n = 5)
Âêëþ÷åíèå
ÒÀÃ
14Ñ-àöåòàòà
ÄÀÃ
â ëèïèäû, èìï/ìèí·ìã
ÔË
ÍÝÆÊ
Öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ ôðàêöèÿ
Êîíòðîëü
(1—7 ñóò)
48,50 ± 2,12
46,25 ± 1,77
Zn2+ (7 ñóò)
40,75 ± 3,89* 58,75 ± 6,83* 43,25 ± 2,77* 52,25 ± 3,18*
Pb2+ (1 ñóò)
50,00 ± 1,41*
ÄÒ (1 ñóò)
46,00 ± 4,38* 46,50 ± 4,24* 50,67 ± 4,02* 49,33 ± 2,08*
48,50 ± 5,6*
43,75 ± 4,59
52,00 ± 5,19
57,00 ± 4,24* 45,50 ± 4,49*
Õëîðîïëàñòû
Êîíòðîëü
(1—7 ñóò)
47,00 ± 2,18
Zn2+ (7 ñóò)
49,67 ± 3,31* 50,83 ± 5,51* 49,33 ± 4,04* 54,67 ± 3,61*
Pb2+
45,83 ± 2,75* 46,00 ± 2,29* 43,83 ± 2,04* 48,00 ± 5,14*
(1 ñóò)
ÄÒ (1 ñóò)
49,17 ± 4,93
55,50 ± 5,19
49,00 ± 5,61
48,17 ± 2,75* 50,33 ± 5,51* 44,83 ± 2,75* 48,33 ± 5,43*
ïðè âëèÿíèè èîíîâ öèíêà, ñâèíöà è ÄÒ ñíèæàëîñü. Ýòî ìîæåò áûòü ñëåäñòâèåì ñâÿçûâàíèÿ ìåòàëëîâ ôîñôîëèïèäàìè, êîòîðûå îáëàäàþò âûñîêîé
ñîðáöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ ïî îòíîøåíèþ ê ìåòàëëàì [34] è èõ èçâëå÷åíèåì èç ìåòàáîëè÷åñêîãî ïóëà. Äåéñòâèå äèçòîïëèâà ìîæíî îáúÿñíèòü ñïîñîáíîñòüþ íåôòåïðîäóêòîâ ðàçðóøàòü ïëàçìàëåììó, çàìåùàÿ ìåìáðàííûå ëèïèäû, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò è ôîñôîëèïèäû [20]. Ïîëó÷åííûå äàííûå
ïîäòâåðäèëèñü ïðè èçó÷åíèè ñèíòåçà ëèïèäîâ, îöåíåííîãî ïî âêëþ÷åíèþ
14Ñ-àöåòàòà (òàáë. 3).
Òàê, ïðè âîçäåéñòâèè Zn2+ âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ÒÀÃ è ÔË â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ñíèæàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 16,0 è 1,2%, à â ÄÀÃ
— âîçðàñòàëî íà 27% ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì, òîãäà êàê âêëþ÷åíèå ìåòêè
â ÍÝÆÊ ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëîñü. Âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ÒÀÃ, ÄÀÃ è
ÔË öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè ïðè âîçäåéñòâèè Pb2+ óâåëè÷èâàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 3, 5 è 30%, à â ÍÝÆÊ — óìåíüøàëîñü íà 12,5%. Ïðè âîçäåéñòâèè äèçåëüíîãî òîïëèâà âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ÒÀÃ è ÍÝÆÊ ñíèæàëîñü
íà 5%, â ÔË — âîçðàñòàëî íà 16%, â ÄÀÃ — íå èçìåíÿëîñü.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè âîçäåéñòâèè âñåõ èññëåäîâàííûõ òîêñèêàíòîâ ñèíòåç ëèïèäîâ àêòèâèðóåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè. Îäíàêî Zn2+ êàê áèîãåííûé ýëåìåíò óñèëèâàåò îáðàçîâàíèå ÄÀÃ, à
Pb2+ è ÄÒ — ÔË, ÷òî ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ðàçíûì ìåõàíèçìîì äåéñòâèÿ
ýòèõ âåùåñòâ íà êëåòî÷íûå ìåìáðàíû õëîðåëëû [11].
98
4. Êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû õëîðîïëàñòîâ Ch. vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè
òîêñèêàíòîâ (M ± m, n = 5)
Êîíòðîëü(1—7 ñóò)
Êîëè÷åñòâî õëîðîïëàñòîâ â
1 ìë ãîìîãåíàòà
Äèàìåòð õëîðîïëàñòîâ, ìêì
437,59 ± 50,58
11,88 ± 2,11
Zn2+
(7 ñóò)
3706,46 ± 471,40*
4,48 ± 1,36*
Pb2+
(1 ñóò)
352,69 ± 49,05*
11,20 ± 1,64*
2051,89 ± 152,15*
6,80 ± 1,32*
ÄÒ (1 ñóò)
Âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ëèïèäû õëîðîïëàñòîâ ïðè âîçäåéñòâèè öèíêà
óâåëè÷èâàëîñü (â ÒÀÃ — íà 5,7%, â ÄÀÃ — íà 3,5%, â ÍÝÆÊ — íà 12,0%) è òîëüêî â ÔË — ñíèæàëîñü íà 11%. Ïðè âîçäåéñòâèè ñâèíöà âêëþ÷åíèå
14Ñ-àöåòàòà â ÒÀÃ, ÄÀÃ, ÔË è ÍÝÆÊ óìåíüøàëîñü ñîîòâåòñòâåííî íà 2,5,
6,5, 21,0 è 2,0%, òîãäà êàê ïðè âîçäåéñòâèè äèçòîïëèâà âêëþ÷åíèå 14Ñ-àöåòàòà â ÒÀÃ è ÄÀÃ âîçðàñòàëî íà 2,5%, â ÔË — ñíèæàëîñü íà 19%, à â ÍÝÆÊ —
ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëîñü.
Â öåëîì ñëåäóåò îòìåòèòü óñèëåíèå ñèíòåçà ëèïèäîâ â õëîðîïëàñòàõ, ÷òî,
íàðÿäó ñ îáðàçîâàíèåì èõ îòäåëüíûõ êëàññîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ôðàêöèè, ñâèäåòåëüñòâóåò î ïåðåìåùåíèè ñèíòåçà ëèïèäîâ èç õëîðîïëàñòîâ â öèòîïëàçìàòè÷åñêèå ñòðóêòóðû.
Â ñâÿçè ñ ïîëó÷åííûìè äàííûìè áûëî èíòåðåñíî èññëåäîâàòü ìîðôîëîãè÷åñêîå ñîñòîÿíèå õëîðîïëàñòîâ. Èõ êîëè÷åñòâî â ãîìîãåíàòå êëåòîê ïðè
âîçäåéñòâèè öèíêà è äèçåëüíîãî òîïëèâà óâåëè÷èâàëîñü â 8,5 è 4,7 ðàçà ïî
ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëüíûìè ïîêàçàòåëÿìè, à ïðè âîçäåéñòâèè ñâèíöà —
óìåíüøàëîñü íà 19% (òàáë. 4). Ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ çàìåòíî óìåíüøàëñÿ äèàìåòð õëîðîïëàñòîâ: Zn2+ — íà 63%, Pb2+ — íà 6%, ÄÒ — íà 43%
(ðèñ. 3).
Îáùåé çàêîíîìåðíîñòüþ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè êîëè÷åñòâà
õëîðîïëàñòîâ èõ ëèíåéíûå ðàçìåðû ñóùåñòâåííî óìåíüøàëèñü, îñîáåííî
ïðè äåéñòâèè èîíîâ öèíêà, â ìåíüøåé ñòåïåíè — ÄÒ. Èîíû ñâèíöà, ñêîðåå
âñåãî, èíãèáèðóþò ñèíòåç ëèïèäîâ â õëîðîïëàñòàõ, ïîñêîëüêó íåçíà÷èòåëüíî ñíèæàåò èõ êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû. Èîíû öèíêà è ÄÒ, âåðîÿòíî, ñíèæàþò
ñïîñîáíîñòü õëîðîïëàñòîâ ê ñèíòåçó ëèïèäîâ, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèåì èõ ìîðôîëîãèè (óìåíüøàþòñÿ ðàçìåðû) è èíòåíñèâíîñòüþ îáðàçîâàíèÿ (èõ êîëè÷åñòâî â êëåòêàõ çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò). Ðàíåå ïîêàçàíî [28],
÷òî â êëåòêàõ ìåçîôèëëà ëèñòüåâ ïøåíèöû êîëè÷åñòâî õëîðîïëàñòîâ íà
êëåòêó ìåäëåííî ñíèæàëîñü â ïðîöåññå ñòàðåíèÿ ëèñòüåâ, êîãäà ïðîèñõîäèëà áûñòðàÿ äåãðàäàöèÿ õëîðîïëàñòîâ. Èõ ðàçìåðû òàêæå ïîñòåïåííî óìåíüøàëèñü, íàèáîëåå çíà÷èòåëüíî â êîíöå ñòàðåíèÿ. Ïîæåëòåâøèå ëèñòüÿ ïðè
ýòîì ñîäåðæàëè ìíîãî÷èñëåííûå ñòðóêòóðû, íàïîìèíàþùèå êàïåëüêè
æèðà, êàê ïðè âîçäåéñòâèè íà êëåòêè õëîðåëëû äèçåëüíîãî òîïëèâà (ñì. ðèñ.
3, ã). Â ñâÿçè ýòèì, ïîëó÷åííûå íàìè ðåçóëüòàòû ìîãóò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î
99
3. Ìèêðîôîòîãðàôèè õëîðîïëàñòîâ Ch. vulgaris ïðè âîçäåéñòâèè òîêñèêàíòîâ, ´600: à — êîíòðîëü; á
— Zn2+ (7 ñóò); â — Pb2+ (1 ñóò); ã — ÄÒ (1 ñóò).
âåðîÿòíîé äåãðàäàöèè õëîðîïëàñòîâ ïðè èíòîêñèêàöèè. Îäíàêî ìåõàíèçì
äåéñòâèÿ Pb2+, Zn2+ è ÄÒ íà õëîðîïëàñòû è èõ ëèïèäñèíòåçíóþ ñïîñîáíîñòü, âåðîÿòíî, ðàçëè÷åí.
Çàêëþ÷åíèå
Â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ îïûòîâ óñòàíîâëåíî, ÷òî â ñâÿçè ñ ðàçíûì ìåõàíèçìîì âîçäåéñòâèÿ èññëåäîâàííûõ âåùåñòâ íà ðàñòèòåëüíûå êëåòêè â èññëåäîâàííûõ ôðàêöèÿõ íàáëþäàþòñÿ èçìåíåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ñèíòåçà êàê ëèïèäîâ â
öåëîì, òàê è èõ îòäåëüíûõ êëàññîâ. Ïîýòîìó îöåíêà îòêëèêà êëåòîê âîäîðîñëåé
íà âîçäåéñòâèå òîêñèêàíòîâ ïî âàëîâîìó ñîäåðæàíèþ ëèïèäîâ íå ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî îáúåêòèâíîé. Áîëåå èíôîðìàòèâíî, íà íàø âçãëÿä, ñîäåðæàíèå îòäåëüíûõ
êëàññîâ ëèïèäîâ â êëåòî÷íûõ ôðàêöèÿõ, ïîñêîëüêó îíî îòîáðàæàåò èõ ó÷àñòèå â
îáåñïå÷åíèè àäàïòèâíûõ ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûõ ïåðåñòðîåê â êëåòî÷íûõ
ñòðóêòóðàõ, ïðåæäå âñåãî â êëåòî÷íûõ ìåìáðàíàõ. Âåðîÿòíî, ñèíòåç ëèïèäîâ àêòèâèðóåòñÿ â äðóãèõ êëåòî÷íûõ ñòðóêòóðàõ, â ïåðâóþ î÷åðåäü â ìèòîõîíäðèÿõ è
ýíäîïëàçìàòè÷åñêîé ñåòè [18]. Â õëîðîïëàñòàõ, ñêîðåå âñåãî, ñíèæàåòñÿ îáðàçîâàíèå àäàïòèâíûõ ôîðì ëèïèäîâ, íåîáõîäèìûõ êëåòêå äëÿ çàùèòû îò òîêñèêàíòà.
Êðîìå òîãî, íåêîòîðûå âåùåñòâà, íàïðèìåð Zn2+ è ÄÒ, ñóùåñòâåííî èçìåíÿþò
êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû õëîðîïëàñòîâ, âûçûâàÿ èõ äåãðàäàöèþ. Â ñâÿçè ñ ýòèì ñèíòåç íåîáõîäèìûõ àäàïòèâíûõ ôîðì ëèïèäîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ôîðìèðîâàíèè òîêñèêîðåçèñòåíòíîñòè êëåòîê, àêòèâèçèðóåòñÿ è â äðóãèõ öèòîïëàçìàòè÷åñêèõ
ñòðóêòóðàõ.
100
**
Íàâîäÿòüñÿ äàí³ ïðî ³íòåíñèâí³ñòü á³îñèíòåçó ð³çíèõ êëàñ³â ë³ï³ä³â ó êë³òèííèõ
ñòðóêòóðàõ Chlorellà vulgaris Beijer. çà ä³¿ ³îí³â öèíêó, ñâèíöþ ³ äèçåëüíîãî ïàëèâà. Çàãàëüíèé âì³ñò ë³ï³ä³â ¿õ îêðåìèõ êëàñ³â ó õëîðîïëàñòàõ ³ öèòîïëàçìàòè÷í³é ôðàêö³¿
çì³íþºòüñÿ çàëåæíî â³ä ïðèðîäè òîêñèêàíòó. Âêëþ÷åííÿ 14Ñ-àöåòàòó â ë³ï³äè
ð³çíèõ êëàñ³â çà ä³¿ äîñë³äæóâàíèõ òîêñèêàíò³â ñâ³ä÷èòü ïðî òå, ùî ¿õ ñèíòåç ïåðåì³ùóºòüñÿ ç õëîðîïëàñò³â â öèòîïëàçìàòè÷í³ ñòðóêòóðè. Âì³ñò ï³ãìåíò³â (õëîðîô³ë³â à ³ b, ôåîï³ãìåíò³â) çà ä³¿ ³îí³â öèíêó ³ ñâèíöþ çá³ëüøóºòüñÿ, à çà ä³¿ äèçåëüíîãî ïàëèâà – çìåíøóºòüñÿ. Îäíî÷àñíî ³ç çá³ëüøåííÿì ê³ëüêîñò³ õëîðîïëàñò³â ¿õ
ðîçì³ðè ñóòòºâî çìåíøóþòüñÿ, îñîáëèâî çà ä³¿ ³îí³â öèíêó ³, ìåíøîþ ì³ðîþ, äèçåëüíîãî ïàëèâà.
**
The article deals with intensity of the lipids synthesis and their qualitative composition
in different cell structures of Chlorella vulgaris Beijer. under the impact of Zn2+, Pb2+ and
diesel fuel. The content of pigments (chlorophylls a and b, phaeopigments) increased under
the impact of Zn2+, Pb2+, and decreased under the impact of diesel fuel. The content of lipids
and their different classes in the cytoplasm fraction and chloroplasts varied depending on
the toxicant’s nature. Inclusion of 14C-acetate into different classes of lipids indicated replacement of lipid synthesis from chloroplast to cytoplasm structures. Number of chloroplasts
increased, whereas their dimensions significantly decreased, especially under the impact of
Zn2+, and to a less extent under the impact of diesel fuel.
**
1. Áîäíàð Î.². Àäàïòèâí³ âëàñòèâîñò³ âîäîðîñòåé çà ä³¿ ³îí³â ìåòàë³â : Àâòîðåô. äèñ. … êàíä. á³îë. íàóê. — Ê., 2008. — 22 ñ.
2. Âåðåùàãèí À.Ã. Áèîõèìèÿ òðèãëèöåðèäîâ. — Ì.: Íàóêà, 1972. — 307 ñ.
3. Ãîðäà À.È. Ðåãóëÿöèÿ áèîñèíòåçà ëèïèäîâ ó Chlorellà vulgaris Beijer.
èîíàìè öèíêà è ñâèíöà // Òåç. äîêë. ²²² ìåæäóíàð. êîíô.-øê. «Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû ôèçèîëîãèè è áèîõèìèè âîäíûõ îðãàíèçìîâ». — Ïåòðîçàâîäñê, 2010. — Ñ. 40—42.
4. Ãîðäà À.²., Ãðóá³íêî Â.Â. ²íòåíñèâí³ñòü á³îñèíòåçó ïðîòå¿í³â, âóãëåâîä³â òà
ë³ï³ä³â ó Chlorella vulgaris Beijer. çà ä³¿ ³îí³â öèíêó ³ ñâèíöþ // Óêð.
á³îõ³ì. æóðí. — Ò. 82, ¹ 4 (äîä. 1). — Ñ. 167.
5. Ãðóáèíêî Â.Â., Êîñòþê Ê.Â. Ëèïèäíûå ïåðåñòðîéêè â êëåòî÷íûõ ìåìáðàíàõ âîäîðîñëåé ïðè âîçäåéñòâèè èîíîâ öèíêà è ñâèíöà // Òàì æå. —
Ñ. 24.
6. Äàâûäîâà Ñ.Ë., Òàãàñîâ Â.È. Òÿæåëûå ìåòàëëû êàê ñóïåðòîêñèêàíòû XXI
âåêà. — Ì., 2002. — 140 ñ.
7. Çîëîòîðüîâà Î.Ê., Øíþêîâà ª.²., Ñèâàø Î.Î., Ìèõàéëåíêî Í.Ô. Ïåðñïåêòèâè âèêîðèñòàííÿ ì³êðîâîäîðîñòåé ó á³îòåõíîëîã³¿. — Ê.: Àëüòåðïðåñ,
2008. — 234 ñ.
8. Çóáî ß.Î., Êóçíåöîâ Â.Â. Ïðèìåíåíèå ìåòîäà run-on òðàíñêðèïöèè äëÿ
èçó÷åíèÿ ðåãóëÿöèè ýêñïðåññèè ïëàñòèäíîãî ãåíîìà // Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé. — 2008. — Ò. 55, ¹ 1. — Ñ. 114—122.
9. Êåéòñ Ì. Òåõíèêà ëèïèäîëîãèè. Âûäåëåíèå, àíàëèç è èäåíòèôèêàöèÿ
ëèïèäîâ. — Ì.: Ìèð, 1975. — 322 ñ.
101
10. Êîïûòîâ Þ.Ï. Íîâûé âàðèàíò òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèè ëèïèäîâ //
Ýêîëîãèÿ ìîðÿ. — 1983. — Âûï. 12. — Ñ. 76—80.
11. Êîñòþê Ê.Â. Âëèÿíèå òîêñèêàíòîâ íà ïðîíèöàåìîñòü ìåìáðàí ó ïðåñíîâîäíûõ âîäîðîñëåé // Òåç. äîêë. ²²² ìåæäóíàð. êîíô.-øê. «Ñîâðåìåííûå
ïðîáëåìû ôèçèîëîãèè è áèîõèìèè âîäíûõ îðãàíèçìîâ». — Ïåòðîçàâîäñê, 2010. — Ñ. 82—83.
12. Êîñòþê Ê.Â., Ãðóáèíêî Â.Â. Ðîëü ìåìáðàííûõ ÀÒÔ-àç â àäàïòàöèè ãèäðîáèîíòîâ ê ôàêòîðàì âîäíîé ñðåäû // Ãèäðîáèîë. æóðí. — 2010. — Ò. 46,
¹ 4. — Ñ. 49—62.
13. Ëàêèí Ã.Ô. Áèîìåòðèÿ. — Ì.: Âûñø. øê., 1990. — 352 ñ.
14. Ìåòîäû ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ âîäîðîñëåé â ãèäðîáèîëîãè÷åñêîé ïðàêòèêå / Ïîä ðåä. À. Â. Òîïà÷åâñêîãî. — Êèåâ: Íàóê.
äóìêà, 1975. — 247 ñ.
15. Ìåöëåð Ä. Áèîõèìèÿ. Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè â æèâîé êëåòêå.— Ì.: Ìèð,
1980. — Ò. 1. — Ñ. 264—267.
16. Îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ õëîðîôèëëà â ïëàíêòîíå ïðåñíûõ âîäîåìîâ /
Ñîñò. Ë.À. Ñèðåíêî, À.Â. Êóðåéøåâè÷. — Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1982. —
52 ñ.
17. Îö³íêà ñòàíó âîäîéìèù øëÿõîì âèçíà÷åííÿ ï³ãìåíò³â ô³òîïëàíêòîíó /
Ìåòîäè÷íèé ïîñ³áíèê ç âèçíà÷åíÿ ÿêîñò³ âîäè. — Ê., 2005. — Ñ. 16—19.
18. Ïàòîëîãè÷åñêèå àíàòîìèÿ è ôèçèîëîãèÿ // Óëüòðàñòðóêòóðíàÿ ïàòîëîãèÿ êëåòêè. http://www.nedug.ru/library/doc.aspx?item = 34099.
19. Ïðîõîðîâà Ì.È. Ìåòîäû áèîõèìè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ. — Ë.: Èçä-âî
Ëåíèíãð. óí-òà, 1982. —222 ñ.
20. Ñòåïàíüÿí Î.Â., Âîñêîáîéíèêîâ Ã.Ì. Âëèÿíèå íåôòè è íåôòåïðîäóêòîâ
íà ìîðôîôóíêöèîíàëüíûå îñîáåííîñòè ìîðñêèõ ìàêðîâîäîðîñëåé //
Áèîëîãèÿ ìîðÿ. — 2006. — Ò. 32, ¹ 4. — Ñ. 241—248.
21. Òÿæåëûå ìåòàëëû êàê ôàêòîð ýêîëîãè÷åñêîé îïàñíîñòè: Ìåòîä. óêàç. /
Ñîñò. Þ. À. Õîëîïîâ. — Ñàìàðà: ÑàìÃÀÏÑ, 2003. — 16 ñ.
22. Õèò Î. Ôîòîñèíòåç (ôèçèîëîãè÷åñêèå àñïåêòû). — Ì.: Ìèð, 1971. —
Ñ. 106—107.
23. Abbas C.A., Card G.L. The relationship between growth temperature, fatty
acid composition and the physical state and fluidity of membrane lipids in
Yersinia enterocolitica // Biochim. Biophys. Acta. — 1980. — Vol. 602, N 3.
— P. 469—476.
24. Aullon Alcaine A. Biodiesel from microalgae. — http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/9406/1/micoralgae_thesis-Aullon2%5B1%5D.pdf.
25. Chawla G., Viswanathan P.N., Devi S. Biochemical studies on the toxicity of
linear alkylbenzene sulphonate to Scenedesmus quadricauda in culture //
Environ. Exp. Bot. — 1987. — Vol. 27, N 3. — P. 311—323.
26. Dörmann P. Lipid synthesis, metabolism and transport / The structure and
function of plastids / Ed. by R. R. Wise, J. K. Hoober. — Dordrecht: Springer,
2007. — Vol. 23. — P. 335—353.
27. Froehlich, J.E., Benning C., Dormann E. The digalactosyldiacylglycerol
(DGDG) synthase DGDI is inserted into the outer envelope membrane of
102
chloroplasts in a manner independent of the general import pathway and
does not depend on direct interaction with monogalactosyldiacylglycerol
synthase for DGDG biosynthesis // J. Biol. Chem. — 2001. — Vol. 276. —
Ð. 31806—31812.
28. Kiyomi Ono, Haruki Hashimoto, Sakae Katoh. Changes in the number and
size of chloroplasts during senescence of primary leaves of wheat grown under different conditions // Plant and Cell Physiology. — 1994. — Vol. 36,
N 1. — P. 9—17.
29. Ohlrogge J.B., Kuhn D.N., Stumpf P.K. Subcellular localization of acyl carrier
protein in leaf protoplasts of Spinacia oleracea // Proc. Nat. Acad. Sci.
(USA). — 1979. — Vol. 76. — P. 1194—1198.
30. Reddin A., Prendeville G.N. Effect of oils on cell membrane permeability in
Fucus serratus and Laminaria digitata // Mar. Pollut. Bull. — 1981. —
Vol. 12, N 1. — P. 339—342.
31. Rozentsvet O.A., Bosenko E.S., Guschina I.A. Effect of heavy metals upon lipid
metabolism in P. ðerfoliatus / 16th Intern. Plant Lipid symp., Budapest, Hungary, 1—4 June 2004. — Budapest, 2004. — Ð. 202—204.
32. Schmid K.M., Ohlrogge J.B. Lipid metabolism in plants // Biochemistry of lipids, lipoproteins and membranes / Ed. by D.E. Vance, J.E. Vance. 4th Edition. — Amsterdam: Elsevier Science B.V., 2002. — P. 93—126.
33. Vaskovsky V.E., Kostetsky E.Y., Vasendin I.M. A universal reagent for phospholipids analisis // J. Chromatography A. — 1975. — Vol. 114, N 1. —
P. 129—141.
34. Wang L., Zhou Q., Chua H. Contribution of cell outer membrane and inner
membrane to Cu2+ adsorption by cell envelope of Pseudomonas putida 5-x
// J. Environ. Science and Health, Part A. — 2004. — Vol. 39, N 8. —
P. 2071—2080.
35. Webb M. Metallothionein in regeneration, reproduction and development //
Exp. Suppl. — 1987. — Vol. 52. — P. 483—498.
36. Whiston A.I., McAuley P.J., Smith V.J. Removal of heavy metals from wasterwater by marin microalgae // J. Exp. Bot. — 1995. — Vol. 46, N 1. — P. 13.
Òåðíîïîëüñêèé íàöèîíàëüíûé
ïåäàãîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Ïîñòóïèëà 19.06.12
103

ËÎÊÀËÈÇÀÖÈß ÁÈÎÑÈÍÒÅÇÀ ËÈÏÈÄÎÂ Ó CHORELLA VULGARIS

Transcription

Similar documents

N12 (117) - Georgian Medical News