CC BY
347. Коваленко, Л.В. Биологически активные нанопорошки железа / Л.В. Коваленко, Г.Э. Фолманис. - М.: Наука. - 2006. - 124 с.
8. Гервальд, А.Ю. Синтез суперпарамагнитных наночастиц магнетита / А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов, Ю.М. Ширякина // Вестник МИТХТ, 2010. - Т. 5, - №3, - С. 45- 49.
9. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. - Минск: Вышэйш. Школа, 1973. -
320 с.
10. Паников Н.С., Звягинцев Д.Г.. Абу-Эль-Нага С. Кинетика разложения глюкозы в почве // Почвоведение. 1982. № 8. С. 70-77.
11. Стейнер Р., Эдельберг Э., ИнгремДж. Мир микробов. М., 1979. Т. 3. 430 с.
Водка Марина Валерьевна
аспирантка
Институт ботаники им. Холодного Н. Г. НАН Украины
ул. Терещенковская, 2, Кигв, 01601 marinavodka@yandex.ru
ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ХЛОРОПЛАСТЫ ЛИСТЬЕВ
ШПИНАТА
Возрастающее антропогенное загрязнение окружающей среды повышает интерес к изучению токсического действия тяжелых металлов (ТМ). В соответствии с классификацией Н. Реймерса, тяжелыми считаются металлы с плотностью более 8 г/см3, в частности, РЬ, Си, Zn, №, Cd, Со, Sb, Sn, Bi и ^ (1). Большинство металлов участвуют в биологических процессах и в микроколичествах необходимы для жизнедеятельности растений. Однако при возрастании их содержания в воде и почве многие биохимические процессы нарушаются, ингибируется синтез ряда биологически активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов и др. Известно, что некоторые металлы, в частности 2п2+ и Си2+ (2), блокируют функцию важного фермента - карбоангидразы, которая катализирует реакцию образования бикарбоната и обратную реакцию его дегидратации. Можно предположить, что снижение активности карбоангидразы может быть непосредственной или косвенной причиной нарушений фотосинтеза. Целью нашего исследования была оценка влияния тяжелых металлов на фотосинтетический аппарат шпината.
Хлоропласты класа "С" выделяли из листьев 40-дневных проростков шпината (Spinacea oleracea L.) методом дифференциального центрифугирования (3) в среде, содержащей 300 мМ сорбитола, 10 мМ №С1, 15 мМ аскорбата натрия, 10 мМ трис-НС1 (рН 7,8). Время инкубации образцов с металлами и без них составлял 1,5 ч в темновых условиях.
Структурные характеристики строения гранальных тилакоидных мембран изучали методом трансмиссионной электронной микроскопии.
На рис. 1 представлены электронные микрофотографии срезов фрагментов хлоропластов шпината.
Рис. 1. Ультраструктура выделенных хлоропластов шпината и их гран. Контроль (а, б). Обработка С^+ (в, г) и Zn2 + (д, е). Сокращения: Г - грана, ТГ - тилакоиды граны, Пг - пластоглобулы, ТС - тилакоиды стромы На рис. 1а можно увидеть участки хлоропластов с контрольного варианта, которые лишены оболочек, где четко выделяются отдельные граны, пластоглобулы, тилакоиды стромы. На большом увеличении представлено интактную грану, которая состоит из 42 тилакоидов, от конечных участков которых отходят тилакоиды стромы (рис. 1б). В условиях действия ионов ^2+ наблюдалось сохранение общей структуры гран, равномерное упаковки тилакоидов в гранах (рис. 1 в). Однако по сравнению с контролем менялись параметры гран (рис. 1г): толщина тилакоидов гран увеличивалась на 15%, а ширина межтилакоидних промежутков повышалась на 10% .
В отличие от влияния ионов ^2+ в условиях обработки препаратов хлоропластов ионами цинка наблюдалась неоднородность упаковки тилакоидов гран, менялся характер строения гран (рис. 1 д, е), это проявлялось в резком увеличении по сравнению
с контролем ширины межтилакоидних промежутков на 34%, особенно в центральной части гран, при этом внешние участки тилакоидов оставались попарно соединенными; толщина тилакоидов гран также увеличивалась на 35% по сравнению с контролем.
Результаты структурных исследований позволяют предположить, что изменение кинетических характеристик фотохимических процессов в хлоропластах в присутствии ионов Cu2+ и Zn2+, которая наблюдалась ранее, может быть следствием именно перестроек мембранной системы хлоропластов (набухание тилакоидних мембран, разрушение гран и структуры тилакоидов). Следует отметить, что влияние ионов цинка на структуру гранальной системы оказался более выраженным, чем ионов меди, совпадает с данными о большей степени ингибирования активности карбоангидразы ионами Zn2+, чем Cu2+ (4).
Итак, представленные нами экспериментальные данные позволяют предположить об участии карбоангидразы в организации и поддержке интактной структуры гранальнои системы хлоропластов.
Анализ ингибиторов карбоангидразы на ультраструктуры тилакоидов гран может представлять значительный интерес, поскольку он несет информацию о состоянии гран и хлоропластов в целом. Ультраструктурные характеристики тилакоидов гран можно использовать в качестве маркеров при изучении воздействия на растения неблагоприятных факторов окружающей среды, в частности, ионов тяжелых металлов.
Литература
1. Никитин А.Т. Экология, охрана природы, экологическая безопасность. - М.: Изд-во МИНЭПУ, 2000. - 648 с.
2. Lionetto M. G., Caricato R., Giordano M. E., Erroi E., Schettino T. Carbonic anhydrase and heavy metals // Biochemistry / Ed. D. Ekinc. - 2012. - P. 205-224
3. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. - М.: Академия. - 2003. - 256 с.
4. Hakan S., Beydemir S. The impact of heavy metals on the activity of carbonic anhydrase from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) kidney // Toxicol. Indust. Health. -2011. - 27, No 1. - P. 1-10.
