CC BY
35
2005
Известия ТИНРО
Том 140
УДК 597:591.132:577.15.016(282.257.21)
С.Г.Коростелёв; А.Н.Невалённый, О.Е.Левченко (КамчатНИРО, г. Петропавловск-Камчатский; Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань)
УРОВЕНЬ АКТИВНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ а-АМИЛАЗЫ И МАЛЬТАЗЫ КИШЕЧНИКА РЫБ СЕМЕЙСТВА ЛОСОСЕВЫХ (SALMONIDAE), ВОСПРОИЗВОДЯЩИХСЯ В РЕКАХ КАМЧАТКИ
Приводятся данные по изучению уровня активности и температурных характеристик карбогидраз, осуществляющих начальные и заключительные этапы гидролиза углеводов, в кишечнике некоторых лососевых видов рыб, обитающих в водах п-ова Камчатка. При анализе температурных функций а-амилазы и мальта-зы лососевых рыб отмечено, что наиболее близки они среди исследованных видов тихоокеанских лососей, у нерки и горбуши. Кроме того, продемонстрировано, что свойства ферментов карбогидразной цепи в большинстве случаев коррелируют с такими экологическими условиями жизнедеятельности лососевых видов рыб, как характер питания и температура обитания. В отношении карбогидраз, функционирующих в кишечнике гольца, сделан вывод об их адаптированности к функционированию в условиях низких температур, которые наблюдаются в ареале его обитания.
Korostelev S.G., Nevalennyy A.N., Levchenko O.E. Activity level and temperature correlations of intestine а-amilase and maltase of the species of salmon (Salmonidae) reproducing in the rivers of Kamchatka // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 140. — P. 228-239.
Intestine mucous carbohydrases, in particularly а-amilase, are well studied for rainbow trout. The rainbow trout intestine mucous demonstrated maltase activity. Besides, the maltase was revealed in pyloric appendages of chum salmon. That's why characteristics of the carbohydrases, dealing in definite and terminal stages of carbon hydrolysis, are studied for the mass salmon species, reproducing in the rivers of Kamchatka, (Oncorhynchus nerka, O. gorbuscha, O. keta) with the purpose to reveal the activity level and temperature correlations between intestine а-amilase and maltase.
The levels of intestine а-amilase and maltase activity have been found different in the species mentioned. Both enzymes are maximum active in sockeye salmon, minimum active — in chum salmon. Statistic а-amilase activity in pink salmon is lower and maltase activity is higher unauthentically, being compared to those in chum salmon.
Temperature correlations between the enzymes are similar in sockeye salmon and chum salmon. The temperature optimum of а-amilase is 30 0C for all three species. The correlations are almost equal for the postmaximum temperatures. Intestine maltase optimum is the same for sockeye salmon and pink salmon (50 0C), but is 10 0C lower for chum salmon. The widest optimum zone for intestine maltase is revealed for chum salmon, the narrowest one — for sockeye salmon. Relative activity of the intestine enzymes within physiological temperatures is lower for sockeye salmon, in compare with that for chum and pink salmons. In general, the differences
in the temperature correlations between certain enzymes are exhibited better than the differences in certain carbohydrase between the species.
Temperature characteristics of digestion enzymes in the investigated species are well adapted to environmental conditions, that provides optimal digestion for the salmons inhabiting the Northern Pacific.
Как известно, пищеварение представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих расщепление пищевых веществ на более простые компоненты и их последующую ассимиляцию. В связи с тем что у рыб отсутствуют слюнные железы, пищеварение происходит главным образом в желудке, кишечнике и пилорических придатках, куда пища поступает без предварительной химической обработки. Основным источником энергии являются углеводы. Гидролиз полисахаридов у рыб, имеющих желудок, начинается после эвакуации пищи в кишечник под влиянием панкреатической а-амилазы, а олигосахариды, освобождаемые а-амилазой, подвергаются действию собственно кишечных карбогидраз — маль-тазы, у-амилазы и сахаразы, — которые гидролизуют их до мономеров, транспортируемых во внутреннюю среду организма. Все карбогидразы, осуществляющие заключительные этапы гидролиза углеводов, прочно связаны с апикальной мембраной энтероцитов. Эти ферменты синтезируются в клетках, транслоцируются к апикальной мембране и встраиваются в нее (Ugolev, Iezuitova, 1982).
Карбогидразы слизистой кишечника у лососевых рыб изучены наиболее полно на примере радужной форели (Kitamicado, Tachino, 1960; Nagayma, Saito, 1968; Plantikow, 1985; Василевский, Самойлова, 1987; Hidalgo et al., 1999). При этом большинство работ касается а-амилазы. Активность этого фермента у хищной форели ниже, чем у всеядных видов рыб, но при поедании корма, богатого крахмалом, она повышается в 15 раз (Spannhof, Plantikow, 1983). У арктического гольца активность фермента в 400 раз ниже, чем у карпа (Reimer, 1986).
Температурный оптимум а-амилазы у "мирных" рыб (карп, карась, лещ, синец, плотва) соответствует 40 0С, у типичных и факультативных хищников (налим, щука, судак, окунь, ерш, чехонь) — в большинстве случаев 30 0С, реже 40 0С (Уголев, Кузьмина, 1993). Однако при исследовании этого показателя у 9 видов рыб с различным типом питания, в том числе семги, обитающих в условиях низких температур бассейна р. Печора, не обнаружено различий в величине температурного оптимума а-амилазы. Этот показатель у ерша, обыкновенного гольца, окуня, подкаменщика, гольяна, налима и семги составил 50 0С, а у сига и хариуса — 40-50 0С (Пономарев, 1992).
Мальтазная активность у лососевых отмечалась не только в слизистой кишечника (Nagayma, Saito, 1968; Щербаков, 1969; Егорова и др., 1974; Buddington, Hilton, 1987), но и в пилорических придатках (Ushiyama et al., 1965). У радужной форели имеется два пика активности кишечной мальтазы (при 20 и 40 0С), причем при 20 0С активность фермента была выше (Уголев, 1972).
Характеристики карбогидраз, осуществляющих начальные и заключительные этапы гидролиза углеводов, у лососевых рыб, обитающих в водах Камчатки, ранее не исследовались. Цель работы состояла в изучении уровня активности и температурных характеристик а-амилазы и мальтазы кишечника массовых видов тихоокеанских лососей, а также микижи и гольца.
Работа выполнена в экспедиционных и лабораторных условиях на базе КамчатНИРО и Астраханского государственного технического университета. Объектами исследований являлись наиболее массовые виды рода тихоокеанских лососей — горбуша Oncorhynchus gorbuscha, кета O. keta и нерка O. nerka, выловленные закидным неводом в Авачинской губе; дикая жилая форма радужной форели Salmo gairdneri, или микижа, и проходная форма гольца Salvelinus alpinus, выловленные в р. Плотникова (бассейн р. Большой) в июле 2003 г.
Рыб сразу после отлова обездвиживали, проводили морфометрический анализ, извлекали кишечник (без пилорических придатков) и промывали его 20 мл
охлажденного раствора Рингера для холоднокровных животных (рН 7,3) с целью удаления содержимого и полостных ферментов. Затем на предварительно охлажденном стекле кишечник очищали от жира, взвешивали и замораживали при температуре минус 18-20 0С.
Кишечники обрабатывали в лабораторных условиях в течение месяца после сбора материала. После разморозки слизистую оболочку кишечника снимали при помощи специального скребка, взвешивали на торсионных весах (ВТ-500) и гомогенизировали в охлажденном до 0-3 0С растворе Рингера в соотношении 1: 9 с помощью гомогенизатора РТ-1 с тефлоновым поршнем.
Исследование влияния температуры инкубации на скорость ферментативных реакций проводили в диапазоне температур 0-60 0С с интервалом 5-10 0С в течение коротких интервалов времени (10-20 мин) при постоянном перемешивании.
В качестве субстратов использовали 2 %-ный и 0,1 %-ный растворы мальтозы и растворимого крахмала, приготовленные на растворе Рингера. Активность мальтазы (К.Ф. 3.2.1.20) определяли при помощи глюкозооксидазного метода (Dahlqvist, 1964), а-амилазы (К.Ф. 3.2.1.1) — по убыли крахмала модифицированным методом Смита и Роя (Уголев, 1969).
Активность фермента выражали в мг или мкмоль продуктов гидролиза, образующихся за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы слизистой кишечника (мг или мкмоль • г-1 • мин-1). Энергию активации рассчитывали по формуле:
Еакт = К • Т2 • Т • ае^ - LgV1)/(T2 - Т^,
где К — универсальная газовая постоянная, Т2 и Т1 — величина, обратная абсолютной температуре (К-1 • 103) инкубации, а V2 и V — скорости ферментативной реакции при разных температурах.
Полученные результаты обрабатывали статистически (Закс, 1976), достоверность различий определяли с помощью критерия Стьюдента.
Уровень активности ферментов
При исследовании активности карбогидраз у разных видов пресноводных костистых рыб показана зависимость между активностью ферментов и принадлежностью рыб к той или иной экологической группе. Так, активность карбогид-раз возрастает в ряду типичные хищники — хищники — факультативные бен-тофаги и планктофаги — типичные бентофаги и планктофаги. При этом наиболее значительные различия выявлены для а-амилазы. Величины максимальной активности фермента (у карпа) превышают минимальные (у щуки) в 70400 раз. Диапазон изменчивости уровня активности мальтазы много ниже — всего 4 раза (карась—щука) (Уголев, Кузьмина, 1993).
Уровень активности а-амилазы кишечника у исследованных лососевых видов рыб также несколько различается (табл. 1). Так, при температуре инкубации, близкой к температуре среды обитания (10 0С), максимальная ферментативная активность, отмеченная у микижи, превышает минимальную (у кеты и гольца) более чем в два раза. Среди тихоокеанских лососей активность кишечной а-амилазы максимальна у нерки, статистически недостоверно меньше у горбуши и достоверно минимальна (р < 0,05) у кеты.
Уровень активности кишечной мальтазы достоверно (р < 0,05) ниже у кеты по сравнению со всеми исследованными видами, а у гольца максимален и почти в два раза выше (табл. 1). При этом для тихоокеанских лососей наблюдается закономерность, отмеченная и при исследовании а-амилазы — более высокий уровень активности фермента характерен для горбуши и нерки, по сравнению с этим показателем для кеты (р < 0,05). Для карбогидраз кишечника гольца и микижи наблюдается противоположная зависимость — максимальному уровню активности одного фермента соответствуют минимальные значения для другого.
Таблица 1
Уровень активности карбогидраз кишечника лососевых рыб при температуре 10 0С
Table 1
Activity level of carbohydrases in intestine of salmons at 10 0С
Фермент Горбуша Кета Нерка Микижа Голец
а-амилаза, мг ' г-1 ' мин-1 Мальтаза, мкмоль ' г-1 ' мин-1 6,85 ± 0,58 (n= 10) 1,80 ± 0,05 (n= 10) 4,84 ± 0,73 (n = 11) 1,21 ± 0,04 (n = 11) 7,57 ± 0,50 (n = 9) 1,69 ± 0,04 (n = 9) 10,03 ± 0,12 (n= 10) 1,58 ± 0,01 (n= 10) 4,62 ± 0,36 (n= 10) 2,36 ± 0,09 (n= 10)
Исследованные нами виды тихоокеанских лососей являются планктофа-гами — факультативными хищниками. Основной пищей кеты в период летнего откорма в прибрежных водах восточного побережья Камчатки являются крылоногие моллюски, эвфаузииды и молодь рыб; горбуши — рыбы, эвфаузи-иды и гиперииды; нерки — эвфаузииды, гиперииды и калянусы. При этом наиболее сходна пища горбуши и нерки (индекс пищевого сходства до 78 %), что обусловлено равным потреблением эвфаузиид и гипериид (Андриевская, 1958, 1966). Аналогичные результаты были получены в последние годы и при исследовании питания тихоокеанских лососей в море (Максименков и др., 2002). Данное обстоятельство хорошо объясняет отсутствие различий активности исследованных карбогидраз в кишечнике этих видов тихоокеанских лососей.
В питании кеты обычно основное значение имеют молодь рыб, крылоногие моллюски и кишечнополостные, которые практически не встречаются в пище нерки и горбуши (Максименков и др., 2002). Углеводов в пище кеты значительно меньше, что и объясняет минимальный уровень активности как мальтазы, так и а-амилазы в её кишечнике среди исследованных видов тихоокеанских лососей. Известно, что амилолитическая активность пищеварительного тракта у различных видов рыб уменьшается по мере увеличения белковых и уменьшения углеводных компонентов в характерной для вида пище (Уголев, Кузьмина, 1993). Более того, имеются многочисленные сведения об адаптации рыб на уровне активности пищеварительных ферментов к диете (Кузьмина, 1981; Зайцев и др., 1990; Неваленный и др., 1997; Абдурахманов и др., 2003).
Жилую форму микижи (Кохменко, 1972а; Савваитова и др., 1973) и проходного гольца в речной период жизни (Кохменко, 1972б; Тиллер, Введенская, 1988) характеризуют как хищников — факультативных бентофагов. Основу питания гольца в период морского нагула составляют гиперииды и рыба (Grainger, 1953; Андриевская, 1957). Выше отмечено, что уровень активности а-амилазы в кишечнике микижи максимален. Данный факт, на первый взгляд, противоречит хорошо известным из литературы сведениям о низкой активности этого фермента у хищных рыб (Пономарев, 1992; Уголев, Кузьмина, 1993). Однако среди исследованных нами видов лососевых рыб только микижа в период сбора материала активно питалась. Кета, горбуша, нерка и голец экзогенно не питались, так как находились на стадии нерестовой миграции. Возможно, в период нагула активность а-амилазы в кишечнике у этих видов возрастает в результате секреции поджелудочной железы и может быть даже выше, чем у микижи. Так, при сравнении суточной динамики суммарной карбогидразной активности в слизистой кишечника у голодавших и питавшихся карпов продемонстрировано, что у рыб, получавших корм, ферментативная активность в два раза выше в любое время суток (Неваленный и др., 1991).
По-видимому, этим же можно объяснить повышенную активность мальта-зы из кишечника гольца. У тихоокеанских лососей в период нерестовой миграции происходит угасание пищеварительной функции, и после нереста они гибнут, в то время как голец после нереста начинает активно питаться (Тиллер, Введен-
екая, 1988), и у него восстанавливается нормальное пищеварение. Повышенная активность кишечной мальтазы у этого вида в период эндогенного питания может свидетельствовать о продолжении синтеза фермента и его накоплении в энтероцитах.
Влияние температуры на ферментативную активность
Данные о влиянии температуры инкубации на активность а-амилазы слизистой кишечника у тихоокеанских лососей представлены на рис. 1. Активность фермента при увеличении температуры инкубации изменяется у нерки от 4,99 ± 0,51 до 8,44 ± 0,29, у горбуши — от 3,25 ± 0,51 до 9,04 ± 0,58, а у кеты — от 3,47 ± 0,56 до 9,44 ± 0,49 мг • г-1 • мин-1. Температурный оптимум а-амилазы для всех трех видов тихоокеанских лососей соответствует 30 0С. Можно видеть, что в зоне постмаксимальных температур формы температурных зависимостей практически совпадают. Необходимо также отметить, что в зоне физиологических температур инкубации (0-10 0С) относительная активность а-амилазы кишечника нерки несколько выше, чем у горбуши и кеты (рис. 1, Б). Также привлекает внимание наиболее узкая зона оптимальных значений температуры для фермента кишечника кеты.
■ нерка
•горбуша
кета
12
10
X О)
CL О)
-е-
о о
X CD
<
0 10 20 30 35 40 50 60 Температура, 0С
о
X -О
га
о го
120
100
80
х CD
CP <ü
-
О
о
X CD
<
60
40
20
10 20 30 35 40 50 60 Температура, 0С
Рис. 1. Зависимость активности а-амилазы кишечника тихоокеанских лососей от температуры инкубации: А — абсолютная, Б — относительная активность
Fig. 1. Dependence of activity а-amilase in intestine of Pacific Salmon on temperature incubation: А — absolute activity, Б — relative activity
Величина температурного оптимума а-амилазы кишечника гольца и мики-жи соответственно на 5 и 10 0С выше, чем у исследованных видов тихоокеанских лососей, и составляет 35 и 40 0С (рис. 2). При увеличении температуры инкубации активность увеличивается у гольца от 4,11 ± 0,36 до 7,63 ± 0,36, а у микижи от 7,72 ± 0,20 до 19,84 ± 0,16 мг • г-1 • мин-1. Как видно на рис. 2 (Б), форма температурной зависимости а-амилазы кишечника обоих видов рыб очень
близка и только в зоне физиологических температур относительная активность фермента у гольца несколько выше, чем у микижи.
А
Б
- ♦ - ■ голец
■■—микижа
25
120
о
X -О
С
0
С
0
0 10 20 30 35 40 50 60
0 10 20 30 35 40 50 60 Температура, 0С
Температура, 0С
Рис. 2. Зависимость активности а-амилазы кишечника гольца и микижи от температуры инкубации: А — абсолютная, Б — относительная активность
Fig. 2. Dependence of activity а-amilase in intestine of arctic char and rainbow trout on temperature incubation: А — absolute activity, Б — relative activity
Данные, представленные на рис. 3, свидетельствуют также о некоторых различиях в температурных характеристиках мальтазы кишечника исследованных видов тихоокеанских лососей. Температурный оптимум фермента кишечника нерки и горбуши одинаков и соответствует 50 0С, а у кеты он на 15 0С ниже. Наиболее широкая зона оптимальных значений наблюдается для мальтазы кишечника кеты, а наиболее узкая — нерки (рис. 3, Б). Необходимо отметить, что в зоне физиологических температур относительная активность фермента кишечника нерки ниже, чем у кеты и горбуши.
Величина температурного оптимума мальтазы кишечника гольца соответствует 40 0С, а у микижи на 10 0С выше — как у нерки и горбуши (рис. 4). При этом уровень активности при увеличении температуры инкубации увеличивается для фермента гольца от 2,10 ± 0,07 до 4,03 ± 0,05, а для микижи — от 1,47 ± 0,01 до 3,61 ± 0,12 мкмоль • г-1 • мин-1. Форма температурной зависимости мальтазы кишечника обоих видов рыб очень близка, однако в зоне температур, лежащих ниже температурного оптимума, относительная активность фермента у гольца несколько выше, чем у микижи (рис. 4, Б).
Различия в характере температурных зависимостей разноименных ферментов выражены более значительно, чем видовые особенности одноименных гид-ролаз. При анализе температурных функций а-амилазы и мальтазы лососевых рыб можно видеть, что наиболее близки они у исследованных видов тихоокеанских лососей, а среди них у нерки и горбуши.
■ ■ ■нерка
горбуша
L
л 3 §
х 0)
CL 0) -е-
о о
X CD
<
А.
100
80
60
х CD
L
аз 40
о о
X CD
<
20
0 10 20 30 35 40 50 60 TeMneLaiyLa, °С
0 10 20 30 35 40 50 60 TeMneLaiyLa, 0С
Рис. 3. Зависимость активности мальтазы кишечника тихоокеанских лососей от температуры инкубации: А — абсолютная, Б — относительная активность
Fig. 3. Dependence of activity maltase in intestine of Pacific Salmon on temperature incubation: А — absolute activity, Б — relative activity
■ - ■ голец
микижа
120
I- 4
.0 О
X О)
L О)
-е-
о о
X CD
<
100
о го
0 10 20 30 35 40 50 60 TeMneLaiyLa, 0С
X CD
L CD
-
О О X CD
<
80
60
40
20
10 20 30 35 40 50 TeMneLaiyLa, 0С
60
Рис. 4. Зависимость активности мальтазы кишечника гольца и микижи от температуры инкубации: А — абсолютная, Б — относительная активность
Fig. 4. Dependence of activity maltase in intestine of arctic char and rainbow trout on temperature incubation: А — absolute activity, Б — relative activity
Адаптивные свойства ферментов можно обнаружить при сравнении температурных оптимумов, теплоустойчивости, активности в области низких и высоких температур инкубации, а также при расчете энергии активации. В настоящее время достаточно подробно исследованы температурные адаптации мемб-ранносвязанных пищеварительных ферментов холоднокровных животных по сравнению с таковыми теплокровных (Егорова и др., 1974; Asgearsson е! а1., 1995): температурные оптимумы одноименных ферментов могут различаться на десятки градусов. Подобные результаты получены и при изучении гидролаз рыб, обитающих в среде с различными температурами (Гельман, 1976; Уголев и др., 1976; 1981). Свойства одноименных ферментов коррелируют с экологическими особенностями исследованных рыб (Коростелев, 1988, 1992; Коростелев и др., 1990; Пономарев, 1992, 1995, 1997; Уголев, Кузьмина, 1993).
При исследовании влияния температуры инкубации на уровень активности а-амилазы и мальтазы кишечника гольца и микижи (см. рис. 2, 4) выясняется, что температурный оптимум у первого вида ниже, но относительная активность при низких температурах инкубации выше. Следовательно, можно сделать вывод об адаптированности карбогидраз, функционирующих в кишечнике гольца к функционированию в условиях низких температур, которые наблюдаются в ареале его обитания и подтверждают предположение, высказанное В.В.Егоровой с соавторами (1974), что соответствия между температурными условиями среды обитания видов и наиболее эффективной конформацией фермента могут отбираться в качестве полезного признака в процессе эволюции.
Энергия активации ферментов
Еакт является одной из важнейших температурных характеристик ферментов. Эта величина показывает, какой минимальной энергией (в расчете на 1 моль) должны обладать реагирующие молекулы субстрата, чтобы они могли вступить в ферментативную реакцию.
Если на оси абсцисс нанести величину, обратную абсолютной температуре, а на оси ординат — соответствующий логарифм скорости изучаемого процесса, то экспериментальные данные располагаются на прямой линии или на нескольких различных прямых графика Аррениуса (АгЛеш^, 1889). В последнем случае точка их пересечения определяет критическую точку (излом), в которой один процесс внезапно сменяется другим, имеющим другую Еакт.
При исследовании температурных характеристик а-амилазы у разных видов пресноводных костистых рыб самые низкие значения Еакт обнаружены у типичных и факультативных хищников (щука, налим, окунь), более высокие — у типичных бенто- и планктофагов (лещ, плотва, карп, карась). Кроме того, отмечено, что у большинства видов рыб излом на графике Аррениуса не обнаруживается (Уголев, Кузьмина, 1993).
Величина Е кишечной мальтазы бентофагов постоянна при физиологичес-
акт , ~ / \
ких температурах 0-40 0С (у плотвы — 3,1, леща — 3,7, карпа — 4,0 кдж/моль). Для фермента хищников обнаружен излом на графике Аррениуса (у щуки и окуня — при 20 0С, у налима — при 10 0С). Так, в зоне низких температур значения Еакт фермента у этих видов близки — от 1,9 до 2,2 кдж/моль, а в зоне высоких температур происходит скачкообразное увеличение этого показателя, при этом значения Еакт соответствуют 3,6, 4,1 и 4,6 кдж/моль для мальтазы кишечника щуки, налима и окуня (Кузьмина, 1985).
Таким образом, наименьшие значения Еакт в зоне температур среды обитания отмечены у хищных рыб, а температура точки перегиба на графике Аррени-уса для мальтазы налима ниже, чем у других видов, что связывается с их биологией. Действительно, хищные рыбы, в отличие от бентофагов, не прекращают питаться в зимний период при низких температурах среды обитания, а налим наиболее активен именно в зимний период.
Расчет значений кажущейся Еакт для а-амилазы слизистой кишечника исследованных видов лососевых рыб показал, что только для фермента кишечника кеты эта величина постоянна во всем исследованном диапазоне температур инкубационной среды и составляет 6,7 кдж/моль (табл. 2). Значения кажущейся Еакт процесса гидролиза крахмала препаратами слизистой кишечника нерки и горбуши для диапазона температур 0-10 0С составили 8,3 и 14,8, а при температурах от 10 до 30 0С — соответственно 1,1 и 2,8 кдж/моль. Следовательно, на графике Аррениуса имеется излом при температуре выше 10 0С, а эффективность фермента у этих видов
Таблица 2
Значения энергии активации а-амилазы кишечника лососевых рыб при физиологических температурах инкубации, дж/моль
Table 2
The results of energy activation а-amilase in intestine of species of salmons in physiological temperatures incubation, J/mol
Вид Диапазон температур 0-10 10-20 инкубации, 0С 20-30
Нерка 8275 1095
Кета 6713
Горбуша 14812 2796
Голец 2332 4193
Микижа 5166 7937 4235
в зоне температур от 10 до 30 0С выше соответственно в 7 и 5 раз. Для а-амилазы кишечника гольца и микижи, напротив, наблюдается скачкообразное увеличение величины Еакт при температуре выше 10 0С. При этом для фермента гольца Еакт увеличивается почти в два раза для диапазона температур от 10 до 30 0С, а для фермента микижи увеличение этого показателя в 1,5 раза наблюдается только для температур от 10 до 20 0С.
Рассчитанные значения кажущейся Еакт процесса гидролиза мальтазы препаратами слизистой кишечника исследованных видов лососевых рыб показали, что только для фермента кишечника нерки и гольца эта величина постоянна во всем исследованном диапазоне температур инкубационной среды и составляет соответственно 4,8 и 2,6 кдж/моль (табл. 3). Для мальтазы из кишечника микижи и кеты на графике Аррениуса наблюдается излом при температуре соответственно 10 и 20 0С, а эффективность фермента в зоне физиологических температур почти в три раза выше. Для фермента кишечника горбуши также наблюдается скачкообразное уменьшение величины Еакт, но при температуре от 10 до 20 0С.
Данные, касающиеся Еакт кар-богидраз кишечника исследованных видов лососевых, свидетельствуют о зависимости этого показателя от типа питания рыб и диапазона температур активного откорма. Так, в диапазоне температур 0-10 0С минимальные значения Е а-амилазы наблюдаются
акт
у гольца, мальтазы — у микижи, являющихся хищниками — факультативными бентофагами, которые не прекращают интенсивно питаться при низких температурах воды. Исследование ферментов кишечника тихоокеанских лососей показало, что при температурах ниже 10 0С, при которых они в
Таблица 3 Значения энергии активации мальтазы кишечника лососевых рыб в диапазоне физиологических температур инкубации, дж/моль
Table 3
The results of energy activation maltase
in intestine of species of salmons in physiological temperatures incubation, J/mol
Вид
Диапазон температур инкубации, 0С 0-10 10-20 20-30
Нерка 4846
Кета 1736 3941
Горбуша 3540 1205 3120
Голец 2573
Микижа 1599 4435
большинстве случаев не питаются, Еакт карбогидраз либо увеличивается, либо не изменяется по сравнению с диапазоном температур наиболее активного питания (10-20 0С).
Таким образом, при исследовании активности и температурных характеристик а-амилазы и мальтазы из кишечника нерки, кеты, горбуши, микижи и гольца, обитающих в водах Камчатки, показано, что в кишечнике всех исследованных лососевых видов рыб присутствуют карбогидразы, осуществляющие как начальные, так и заключительные этапы гидролиза углеводов пищи. При анализе температурных характеристик карбогидраз отмечено, что наиболее близки они среди исследованных видов тихоокеанских лососей. Свойства ферментов кар-богидразной цепи в большинстве случаев коррелируют с такими экологическими условиями жизнедеятельности видов лососевых рыб, как характер питания и температура среды обитания.
Литература
Абдурахманов Г.М., Волкова И.В., Егоров С.Н. и др. Особенности мембранного пищеварения карповых видов рыб. — М.: Наука, 2003. — 301 с.
Андриевская Л.Д. Летние миграции тихоокеанских лососей и их питание в морской период жизни // Изв. ТИНРО. — 1957. — Т. 44. — С. 75-96.
Андриевская Л.Д. Питание тихоокеанских лососей в северо-западной части Тихого океана // Материалы по биологии морского периода жизни дальневосточных лососей. — М.: ВНИРО, 1958. — С. 64-75.
Андриевская Л.Д. Пищевые взаимоотношения тихоокеанских лососей в море // Вопр. ихтиол. — 1966. — Т. 6, № 1. — С. 84-90.
Василевскип В.С., Самойлова Т.Д. а-амилазная активность органов карпа и форели при холодовых акклимациях // Экология. — 1987. — № 3. — С. 40-46.
Гельман А.Г. Сравнительное описание температурных функций ферментов, осуществляющих мембранное пищеварение у ряда рыб Атлантического океана // Проблемы исследования пелагических рыб и беспозвоночных Атлантического океана: Тез. докл. молодеж. науч. конф. — Калининград: Изд. обл. НТО пищ. пром-сти, 1976. — С. 41.
Егорова В.В., Иезуитова Н.Н., Тимофеева Н.М. и др. Некоторые температурные адаптации ферментов, обеспечивающих мембранное пищеварение у пойкило-термных и гомойотермных животных // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. — 1974. — Т. 10, № 3. — С. 223-231.
Зайцев В.Ф., Неваленный А.Н., Коростелев С.Г., Егоров С.Н. Влияние комбикормов на активность карбогидраз кишечника карпа // Водные биоресурсы и экология гидробионтов: Науч. тр. ВНИИПРХ. — М., 1990. — Вып. 59. — С. 117-118.
Закс Л. Статистическое оценивание. — М.: Статистика, 1976. — 588 с. (Пер. с нем.)
Коростелев С.Г. Температурные адаптации кишечной мальтазы ропшинской и украинской пород карпа // Тез. докл. 8-й науч. конф. по экол. физиол. и биохимии рыб. — Петрозаводск, 1992. — Т. 1. — С. 162-163.
Коростелев С.Г. Температурная адаптация некоторых кишечных карбогидраз у рыб // Механизмы регуляции физиологических функций: Тез. докл. Ленинградской городской конф. мол. уч. и спец. — Л., 1988. — С. 53.
Коростелев С.Г., Егорова В.В., Уголев А.М. О температурных адаптациях кишечной мальтазы карповых рыб // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. — 1990. — Т. 26, № 6. — С. 93-94.
Кохменко Л.В. Питание микижи Salmo mykiss Walb. в некоторых водоемах Камчатки // Вопр. ихтиол. — 1972а. — Т. 12, № 2. — С. 319-328.
Кохменко Л.В. Изменения размеров пищевых компонентов в зависимости от размера гольца Salvelinus alpinas (L.) // Изв. ТИНРО. — 1972б. — Т. 82. — С. 191-197.
Кузьмина В.В. Нутритивные адаптации ферментов, осуществляющих мембранное пищеварение у пресноводных костистых рыб // Журн. общ. биол. — 1981. — Т. 42, № 2. — С. 258-265.
Кузьмина В.В. Температурные адаптации ферментов, осуществляющих мембранное пищеварение у пресноводных костистых рыб // Журн. общ. биол. — 1985. — Т. 46, № 6. — С. 824-837.
Максименков В.В., Коваль М.В., Урусова Л.Ф. Экспресс-метод для оценки состава пищи тихоокеанских лососей в море // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана: Сб. науч. тр. — Петропавловск-Камчатский: КамчатНИРО, 2002. — Вып. 6. — С. 244-250.
Неваленный А.Н., Егоров С.Н., Коростелев С.Г., Зайцев В.Ф. Суточная динамика активности некоторых кишечных ферментов карпа // Комбикорма и обмен веществ у рыб: Сб. науч. тр. — Калининград: КТИРПХ, 1991. — С. 53-60.
Неваленный А.Н., Коростелев С.Г., Витвицкая Л.В., Егорова В.И. Нутри-тивные адаптации процесса пищеварения у осетровых рыб // ДАН. — 1997. — Т. 352, № 6. — С. 837-839.
Пономарев В.И. Влияние температуры и особенностей питания на характеристики а-амилазы рыб Севера // Экология. — 1992. — № 5. — С. 50-55.
Пономарев В.И. Влияние температуры на активность протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта у рыб Севера // Экология. — 1995. — № 1. — С. 86-89.
Пономарев В.И. Адаптация пищеварительной системы рыб к условиям севера // 1-й конгр. ихтиологов России: Тез. докл. — Астрахань, 1997. — С. 234.
Савваитова К.А., Максимов В.А., Мина М.В. и др. Камчатские благородные лососи (систематика, экология, перспективы использования как объекта форелеводства и акклиматизации). — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1973. — 120 с.
Тиллер И.В., Введенская Т.Л. Питание проходной формы и молоди гольца Salvelinus alpinus sensu lato в реке Хайлюля (Камчатка) // Вопр. ихтиол. — 1988. — Т. 28, № 1. — С. 103-109.
Уголев А.М. Мембранное пищеварение. Полисубстратные процессы, организация и регуляция. — Л.: Наука, 1972. — 358 с.
Уголев А.М. Определение амилолитической активности // Исследование пищеварительного аппарата у человека. — Л.: Наука, 1969. — С. 187-192.
Уголев А.М., Гельман А.Г., Гредин В.Г. и др. Некоторые характеристики ферментов, осуществляющих мембранное пищеварение у рыб // Экологическая физиология у рыб: Тез. докл. — Киев: Наук. думка, 1976. — Ч. 2. — С. 78.
Уголев А.М., Кузьмина В.В. Пищеварительные процессы и адаптации у рыб. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. — 238 с.
Уголев А.М., Кузьмина В.В., Егорова В.В., Груздков А.А. Мембранные пищеварительные гидролазы энтероцитов у различных видов рыб. Свойства ферментов и фермент-мембранных комплексов в связи с температурными адаптациями организма // Журн. общ. биологии. — 1981. — Т. 42, № 6. — С. 883-895.
Щербаков Г.Г. Некоторые кинетические характеристики пептидазы и мальтазы у птиц и рыб // Сб. работ Ленинград. ветеринар. ин-та. — 1969. — Вып. 30. — С. 29-31.
Arrhenius S. Über die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Inversion Rohrzucker durch Säuren // Z. Physic. Chem. — 1889. — Vol. 4. — P. 226-238.
Asgearsson B., Hartemink R., Chlebowski J.F. Alkaline phosphatase from Atlantic cod (Gadus morhua). Kinetic and structural properties which indicate adaptation to low temperatures // Compar. Biochem. and Physiol. — 1995. — B. 110, № 2. — P. 315-329.
Buddington R.K., Hilton J.W. Intestinal adaptations of rainbow trout to changes in dietary carbohydrate // Amer. J. Physiol. — 1987. — Vol. 253, № 4. — P. 489-496.
Dahlqvist A. Method for assay of intestinal disaccharidases // Analyt. Biochem. — 1964. — Vol. 7. — P. 18-25.
Grainger E.H. On the age, growth, migration, reproductive potential and feeding habits of the arctic char (Salvelinus alpinus) of Frobisher Bay, Baffin Island // J. Fish. Res. Board Canada. — 1953. — Vol. 10, № 6. — P. 326-370.
Hidalgo M.C., Urea E., Sanz A. Comparative study of digestive enzymes in fish with different nutritional habits. Proteolytic and amylase activities // Aguaculture. — 1999. — Vol. 170, № 3-4. — P. 267-283.
Kitamikado M., Tachino Sh. Studies on the digestive enzymes of rainbow trout. I. Carbohydrases // Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. — 1960. — Vol. 26, № 7. — P. 679-684.
Nagayama F., Saito Y. Distribution of а-amylase, а- and ß-glucosidase, and ß-galac-tosidase in fish // Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. — 1968. — Vol. 34, № 10. — P. 944-949.
Plantikow H. Der Einflub der Ernährung auf die Temperatur und Salinitäts adaptation der amylase im Mitteldarm der Regenbogen forelle (Salmo gairdneri Richardson) // Zool. Jahrb. Abt. allg. Zool. und Physiol. Tiere. — 1985. — Vol. 89, № 4. — P. 417-426.
Reimer G. The relationship between the digestive enzymes in arctic char , Salvelinus alpinus (Salmonidae, Osteichthyes) and its ability to in extreme environments // Hydrobi-ologia. — 1986. — Vol. 133, № 1. — P. 65-72.
Spannhof L., Plantikow H. Studies on carbohydrate digestion in rainbow trout // Aguaculture. — 1983. — Vol. 30, № 1-4. — P. 95-108.
Ugolev A.M., Iezuitova N.N. Membrane digestion and modern conception of food assimilation // World Rev. Nutr. Diet. — 1982. — Vol. 40. — P. 113-187.
Ushiyama H., Fugimori T., Schibata T., Yoshimura K. Studies on carbohy-drases in the pyloric caeca of the salmon, Oncorhynchus keta // Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ. — 1965. — Vol. 16, № 3. — P. 183-188.
Поступила в редакцию 17.08.04 г.
