Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в проростках растений в условиях гипобарической гипоксии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

3. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д. Г. Звягинцева. М., 1991.
4. Методы стационарного изучения почв / Под. ред. A.A. Роде, H.A. Ногина, И. Н. Скрынниковой. М., 1977.
5. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А. И. Ермакова. Л., 1972.
6. Фёдоров А. И. Методы математической статистики в биологии и опытном деле. Алма-Ата, 1967.
7. Леуто И. Э., Бойко А. Т. Многолетние травы на выработанных торфяниках. Минск, 1979.
8. Федоров А. С. Влияние удобрений и растений на содержание минеральных форм азота в почвах выработанных торфяников // Проблемы использования и реутилизации биофильных элементов. Л., 1980.
9. Дырин В. А. Культивирование трав на выработанном торфянике и его биологическая активность. Деп. во ВНИИТЭИСХ под № 79 ВС-86. Деп., 1986.
10. Дырин В. А., Суворина Е. А. Биологическая активность остаточного торфа под травами // Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды. Томск, 1995.
11. Жданникова Е. Н. Микробиологическая характеристика торфяно-болотных почв Томской области // Заболоченные леса и болота Сибири. Томск, 1963.
12. Наплекова H.H. Аэробное разложение целлюлозы микроорганизмами в почвах Западной Сибири. Новосибирск, 1974.
13. Загуральская Л. М. Определение биологической активности торфяно-болотных почв Томской области // Микроорганизмы в борьбе с вредителями лесного хозяйства. М., 1966.
14. Дырин В. А., Блинков Г. Н. О биологической активности низинных торфов // Вопр. биологии и агрономии. Томск, 1976.
15. Вавуло Ф. П. Микрофлора основных типов почв БССР и их плодородие. Минск, 1972.
16. Инишева Л. И., Славнина Т. П. Биологическая активность почв Томской области. Томск, 1987.
17. Санникова Ю. В. Динамика аммонификаторов в олиготрофных торфяных почвах // VIII Всерос. конф. студ., аспир. и молодых ученых (с междунар. участием). Томск, 2004.
18. Виноградский С. Н. Микробиология почвы. М., 1952.
УДК 581. 132: 581. 12: 581.1. 03
С.А. Войцековская
АКТИВНОСТЬ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ В ПРОРОСТКАХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ГИПОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ
Томский государственный педагогический университет
Познание путей адаптации организмов к воздействию факторов внешней среды — одна из центральных проблем экологической физиологии растений. В природе растения часто оказываются в условиях кислородной недостаточности (гипоксии). Это наблюдается при затоплении, заболачивании почвы, при вымокании растений, образовании ледяной корки на посевах озимых культур, орошаемом землепользовании, в результате создания асфальтовых покрытий в городах. Наиболее часто испытывают недостаток кислорода озимые хлеба (пшеница, рожь, ячмень), рис, соя, хлопчатник, некоторые древесные растения — ель, береза, сосна, ива, ольха. Поскольку кислород необходим для дыхания растений, изменение его парциального давления отражается на уровне и структуре процесса дыхания [1]. Изучение особенностей дыхательного метаболизма при недостатке кислорода у растений, различающихся по устойчивости к данному фактору, является целью проведенного исследования. Экспериментально условия кислородной недостаточности создаются путем затопления, замещения воздуха газообразным азотом, аргоном и т. д. В данном исследовании использован нетрадиционный для физиологии растений методический подход получения разреженной атмосферы, который характеризуется одновременным снижением парциального давления газов, среди которых наибольшее значение для растений имеют 02 и С02 (гипоба-
рическая гипоксия). В природе подобные условия наблюдаются в высокогорных районах, интерес к ним возрастает в связи с развитием космических исследований, созданием искусственных систем жизнеобеспечения, а также решением экологических задач, связанных с формированием климата [2]. Гипобари-ческая гипоксия позволяет изучать адаптацию целого растения, взаимодействие авто- и гетеротрофных его органов, в то время как при затоплении, например, в условиях кислородной недостаточности оказывается только корневая система. Биохимические приспособления дыхания к условиям кислородной недостаточности в фотосинтезирующих органах растения остаются малоизученными. Поэтому в задачи работы входило исследование влияния гипобарической гипоксии на активность ключевого фермента пентозофос-фатного пути дыхания глюкозо-6-фосфатдегидроге-назы (КФ 1.1.1. 49) в корнях и листьях растений, различающихся по устойчивости к изучаемому фактору, на свету и в темноте.
Объектами исследования служили 8-суточные зеленые проростки озимого ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Скороход, 7-суточные проростки пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Тулунская и 10-суточные проростки риса (Oryza sativa L.) сорта ВНИИР-17, различающиеся по устойчивости к недостатку кислорода. Гипоксические условия достигались помещением
С. А. Войцековская. Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в проростках растений.
растений в барокамеры с пониженным парциальным давлением кислорода (2кПа) на 16, 24 и 72 ч в условиях освещения (интенсивность 40 Вт/м2)или темноты. Контрольные группы растений выдерживали такое же количество времени при нормальной аэрации и атмосферном давлении на свету или в темноте. Количественное определение белка осуществляли по методу Бредфорда. Изучение ферментативной активности проводили спектрофотометрически по изменению оптической плотности при 340 нм в ходе окислительно-восстановительных превращений НАДФ+ [3]. Результаты обрабатывали статистически, рассчитывали среднее арифметическое и среднее квадратичное отклонение. Достоверность различий между контролем и опытом оценивали, используя критерий Стьюдента, при 5%-м уровне значимости [4].
Известно, что перестройки дыхательного метаболизма при недостатке кислорода связаны с усилением гликолиза и пентозофосфатного пути окисления глюкозы, поставляющих АТФ, достаточное количество промежуточных веществ для биосинтезов и биологических восстановителей [5]. Полагают, что в условиях кислородной недостаточности процессы гликолиза и апотомического распада осуществляются параллельно в силу тесной взаимосвязи [1]. Об особенностях функционирования окислительного пенто-зофосфатного пути в условиях гипобарической гипоксии свидетельствует изменение активности его стартового энзима — глюкозо-6-фосфатдегидрогена-зы, ускоряющего окисление глюкозо-6-фосфата в 6-фосфоглюконолактон. В листьях неприспособленного к недостатку кислорода растения — пшеницы после 24-часовой гипоксии активность этого фермента уменьшалась и составила 73% аэрируемого контроля (табл. 1). При нарастании силы анаэробного воздействия (72 ч) работа пентозофосфатного пути необратимо подавлялась, о чем свидетельствует снижение ферментативной активности глюкозо-6-фосфатде-гидрогеназы до 23% по сравнению с контролем при аэрации. В корнях проростков пшеницы не отмечалось достоверных изменений в активности фермента, что объясняется их большей приспособленностью к условиям кислородной недостаточности, поскольку именно корневая система чаще всего оказывается в условиях дефицита кислорода в природе. У приспособленного растения — риса активность исследуемого энзима постепенно возрастала по мере увеличения срока пребывания в бескислородной среде, и даже после 72-часового периода гипоксии отмечалось ускорение работы пентозофосфатного цикла как в корнях, так и в листьях проростков. Возрастание доли пентозофосфатного пути является неспецифической реакцией на различные неблагоприятные воздействия. Роль апотомического пути окисления глюкозы при дефиците кислорода состоит в образовании восстановителей (НАДФН) и интермедиатов, необходимых для биосинтезов [5]. В ходе пентозофосфатного пути
Т аблица 1 Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в проростках пшеницы и риса в условиях аэрации (Р Н" 101 кПа, Ро2 Н" 21 кПа) и анаэробиоза (Р Н" 8 кПа, Ро2 Н" 2 кПа)
Раститель- ный материал Условия опыта, количество часов мЕ/мг белка % к контролю
Пше- ница Корни Аэрация, 24 69. 2±5.8 100
Анаэробиоз, 24 76. 3±4.3 110
Аэрация, 72 52. 2±2.1 100
Анаэробиоз, 72 66. 7±5.1 127
Лис- тья Аэрация, 24 59. 2±2. 04 100
Анаэробиоз, 24 43. 5±3. 21* 73
Аэрация, 72 46. 9±1. 83 100
Анаэробиоз, 72 10. 9±0. 70* 23
Рис Корни Аэрация, 24 51. 1±2.3 100
Анаэробиоз, 24 47. 8±1.9 93
Аэрация, 72 57. 7±3.0 100
Анаэробиоз, 72 233. 4±5. 1* 404
Лис- тья Аэрация, 24 35. 7±2.3 100
Анаэробиоз, 24 44. 2±3.8 124
Аэрация, 72 32. 5±1.5 100
Анаэробиоз, 72 83. 1±5. 4* 255
Примечание: * - различия между контролем и опытом достоверны при р& lt-0. 05.
синтезируются пентозы, входящие в состав нуклеиновых кислот и различных нуклеотидов (пиридиновых, флавиновых, адениловых и др.), образуются углеродные соединения с разным числом атомов углерода (С3-С7-углеводы), которые активно участвуют в пластическом обмене растений. Эритрозо-4-фосфат, один из промежуточных продуктов этого метаболи-
Т аблица 2 Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в зеленых листьях ячменя, выдержанного 16 ч в условиях аэрации или анаэробиоза на свету (освещенность 40 Вт/м2) или в темноте
Примечание: * - различия между контролем и опытом достоверны при р& lt-0. 05.
ческого пути, необходим для синтеза шикимовой кислоты — предшественника многих ароматических соединений, таких как ароматические аминокислоты, витамины, дубильные и ростовые вещества, лигнин клеточных стенок и др. Компоненты пентозофосфатного пути (рибулозо-1,5-дифостат, НАДФН) прини-
мают участие в темновой фиксации С02. Поскольку окислительный пентозофосфатный цикл представляет собой обращенный восстановительный цикл Кальвина, его активация в условиях анаэробиоза наряду с гликолизом, переходящим в брожение, по-видимому, компенсирует дефицит С02, НАДФН, АТФ и продуктов обмена и обеспечивает возможность фо-тосинтетической активности в автотрофных тканях растений [1, 6]. Сравнительное изучение функционирования пентозофосфатного пути в зеленых листьях ячменя в гипоксических условиях на свету и в темноте показало, что на свету возрастание активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы было даже более значительным, чем в темноте (табл. 2). Усиление анаэробных путей дыхания как в гетеротрофных, так и в автотрофных тканях у приспособленных к недостатку кислорода растений позволяет поддерживать энергетический баланс клетки, ведет к образованию необходимого количества восстановителей и промежуточных соединений, необходимых для различных биосинтезов, что обеспечивает, наряду с другими защитными реакциями, устойчивость растений к гипоксии.
Условия опыта мЕ/мг белка % к контролю
Аэрация, свет 2.6 ± 0. 16 100
Анаэробиоз, свет 14.4 ± 0. 62* 554
Аэрация, темнота 1.3 ± 0. 15 100
Анаэробиоз, темнота 6.6 ± 0. 85* 508
Литература
1. Семихатова О. А., Чиркова Т. В. Физиология дыхания растений. СПб., 2001.
2. АстафуроваТ.П., Верхотурова Г. С., Зайцева Т. А., Войцековская С. А. Особенности метаболизма в листьях растений на свету в условиях гипобарической гипоксии // Физиология организмов в нормальном и экстремальном состояниях. Томск, 2001.
3. Астафурова Т. П., Войцековская С. А., Верхотурова Г. С. и др. Специальный практикум по физиологии и биохимии растений. Вып. 4. Томск, 2001.
4. Кузнецов В. К. Методика ускоренного исчисления стандартного отклонения и ошибки средней // Социально-гигиенические исследования. М., 1970.
5. Чиркова Т. В. Физиологические основы устойчивости растений. СПб., 2002.
6. Астафурова Т. П., Вайшля О. Б., Зайцева Т. А. и др. Особенности дыхательного метаболизма в листьях гороха при гипобарической гипоксии // Физиол. растений. 1993. Т. 40. Вып.4.
УДК 547. 211- 550. 47
Л. И. Инишева, М.А. Сергеева
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ЭМИССИЯ МЕТАНА В ОЛИГОТРОФНЫХ ЛАНДШАФТАХ ВАСЮГАНСКОГО БОЛОТА
Томский государственный педагогический университет
За последние десять лет утверждение о том, что климат меняется, из разряда гипотез перешло в разряд несомненных истин. В 1990 г. правительства разных стран приступили к переговорам, результатом которых стал Киотский протокол, в котором промышленно развитые страны взяли на себя обязательства сократить эмиссию парниковых газов до определенного объема [1].
Первая Всемирная конференция по климату, состоявшаяся в 1979 г., учредила Всемирную программу исследования климата. В течение 1980-х гг. программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Все-
мирная метеорологическая организация (ВМО) разработали ряд международных научных семинаров, на которых ученые выработали предварительный консенсус относительно сути проблемы и создали межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК). В своем первом аналитическом докладе МГЭИК представила выводы о том, что средняя температура атмосферы Земли начнет возрастать на 0.3 °С (+0. 15 °С) за десятилетие. Как считают авторы [2, 3], в течение последних десяти тысяч лет на планете ничего подобного не наблюдалось. Поэтому обязательства стран-участников рамочной конвенции

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой