Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия
Исследована концентрационно-временная закономерность поглощения Cr³⁺ в присутствии Se⁴⁺ клетками микроводоросли Сhlorella vulgaris и липидами. Накопление хрома носит флуктуационный характер и состоит из четырех этапов: адаптации клеток к новому фактору, связанной с мембранными механизмами формирован...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Альгология |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140271 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия / О.Я. Лукашив, О.И. Боднар, Г.Б. Винярская, В.В. Грубинко // Альгология. — 2017. — Т. 27, № 4. — С. 415-425. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859719291407958016 |
|---|---|
| author | Лукашив, О.Я. Боднар, О.И. Винярская, Г.Б. Грубинко, В.В. |
| author_facet | Лукашив, О.Я. Боднар, О.И. Винярская, Г.Б. Грубинко, В.В. |
| citation_txt | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия / О.Я. Лукашив, О.И. Боднар, Г.Б. Винярская, В.В. Грубинко // Альгология. — 2017. — Т. 27, № 4. — С. 415-425. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Альгология |
| description | Исследована концентрационно-временная закономерность поглощения Cr³⁺ в присутствии Se⁴⁺ клетками микроводоросли Сhlorella vulgaris и липидами. Накопление хрома носит флуктуационный характер и состоит из четырех этапов: адаптации клеток к новому фактору, связанной с мембранными механизмами формирования стресс-реакции клеток на присутствие в среде ионов хрома и селенита; активного накопления хрома, которое прекращается вследствие насыщения центров связывания ионов металла, прежде всего металлотионеиновыми протеинами; угнетения контролируемой фиксации металла в клетке в целом и липидах; этапа восстановления накопления, когда процесс становится хаотичным и неконтролируемым клеткой и завершается ее гибелью.
We investigated the concentration and timing characteristics of chromium (Cr³⁺) absorption in the presence of selenium (Se⁴⁺) inside the cells as well as in lipids of Chlorella vulgaris microalgae. Discovered patterns of chromium accumulation had a pronounced fluctuation, which can be divided into four phases: cells' adaptation to the new factor, associated with membrane mechanisms of cell stress response formation; active accumulation phase, which ends after the saturation of binding sites with metal ions, first with metallothionein proteins; suppression controlled metal fixation particularly in the cell and in lipids; stage of accumulation recovery that is chaotic and uncontrolled by the cell and accompanied by its death.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:42:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
Накопление хрома и селена
415
ISSN 0868-854 (Print)
ISSN 2413-5984 (Online). Аlgologia. 2017, 27(4): 415—425
doi: 10.15407/alg27.04.415
УДК 577:582.263:[546.763+546.23]
ЛУКАШИВ О.Я., БОДНАР О.И., ВИНЯРСКАЯ Г.Б., ГРУБИНКО В.В.
Тернопольский национальный пед. ун-т им. Владимира Гнатюка,
каф. общей биологии и методики обучения естественных дисциплин,
ул. М. Кривоноса, 2, Тернополь 46027, Украина
НАКОПЛЕНИЕ ХРОМА И СЕЛЕНА КЛЕТКАМИ И ЛИПИДАМИ
СHLORELLA VULGARIS BEIJ. ПРИ ИНКУБАЦИИ C ХЛОРИДОМ
ХРОМА (III) И СЕЛЕНИТОМ НАТРИЯ
Исследована концентрационно-временная закономерность поглощения Cr3+ в
присутствии Se4+ клетками микроводоросли Сhlorella vulgaris и липидами.
Накопление хрома носит флуктуационный характер и состоит из четырех этапов:
адаптации клеток к новому фактору, связанной с мембранными механизмами
формирования стресс-реакции клеток на присутствие в среде ионов хрома и
селенита; активного накопления хрома, которое прекращается вследствие
насыщения центров связывания ионов металла, прежде всего металлотионеиновыми
протеинами; угнетения контролируемой фиксации металла в клетке в целом и
липидах; этапа восстановления накопления, когда процесс становится хаотичным и
неконтролируемым клеткой и завершается ее гибелью.
К л ю ч е в ы е с л о в а : селен, хром, липиды, Chlorella vulgaris, накопление, кинетика
Введение
Увеличение концентрации тяжелых металлов (ТМ) в водных
экосистемах приводит к их чрезмерной аккумуляции гидробионтами и
нарушению метаболизма (Rodrigues-Ariza et al., 1991; Grubinko et al.,
2011). Отдельные металлы уже в небольших количествах проявляют
высокую физиологическую активность (Villares et al., 2001). Некоторые
из них, с одной стороны, в микроколичествах входят в состав
ферментов водорослей и способны проявлять высокую биологическую
активность, поэтому играют важную роль в процессах их
жизнедеятельности, с другой — их избыток в среде токсичен для
гидробионтов и ингибирует определенные звенья обмена веществ
(Грубинко, 2012).
Общей характеристикой воздействия большинства тяжелых
металлов на водоросли является их стимулирующее влияние при низких
концентрациях и угнетение жизнедеятельности под воздействием
высоких (Дмитриева и др., 2002; Cho et al., 1994; Garg et al., 1997).
Поэтому водоросли в условиях загрязнения среды ионами металлов,
независимо от их принадлежности к разным экологическим группам,
могут накапливать микроэлементы в концентрациях, намного превыша-
©Лукашив О.Я., Боднар О.И., Винярская Г.Б., Грубинко В.В., 2017
Лукашив О.Я. и др.
416
ющих их содержание в воде (Jain et al., 1989). При этом увеличение
концентрации свыше определенного уровня вызывает необратимые
изменения в обмене веществ и приводит к гибели клеток (Grubinko et
al., 2011, 2017).
Количество металлов, которое накапливается единицей биомассы
или клеточных макромолекул микроводорослей, зависит от концентра-
ции их ионов в среде, соотношения металл : биомасса (макромолекулы),
продолжительности инкубации, pH, освещенности и т. д. (Algal…, 2008).
При поглощении Mn2+, Zn2+, Cu2+ и Pb2+ одноклеточной зеленой
водорослью Ch. vulgaris их накопление носит флуктуационный характер
и имеет 4 этапа, происходит по смешанному типу ингибирования и
определяется сродством с ионами металл-связывающих белков. Однако
после насыщения их сайтов связывания процесс становится
неконтролируемым (Grubinko et al., 2017).
Что касается хрома, то уровень поглощения его ионов значительно
зависит от степени окисления элемента (Thompson et al., 2002). Степень
поглощения ионов Cr(VI) Spirulina рlatensis (Nordst.) Geitl. из
культуральной среды значительно ниже, чем ионов Cr(III)
(Мосулишвили и др., 2002).
Селен является эссенциальным микроэлементом для всех
организмов, в т. ч. для микроводорослей, принимает непосредственное
участие в метаболических, биофизических и энергетических процессах
(Гмошинский и др., 2000), а его важнейшей функцией является участие
в антиоксидантной защите (Araie, Shiraiwa, 2009).
Исследования показали (Вінярська, 2016), что при моделировании
поглощения селенита натрия в концентрации 0,5 мг Se(IV)/дм3; 5; 10;
20 мг Se(IV)/дм3 отдельно и совместно с Co2+ (0,05 мг/дм3), Cu2+
(0,002 мг/дм3), Fe3+ (0,008 мг/дм3), Mn2+ (0,25 мг/дм3), Zn2+ (5,0 мг/дм3) в
течение 1–7 сут в Ch. vulgaris накопление селена и ионов металлов при
их совместном воздействии является синергичным. При этом активное
накопление селена и металлов, обнаруженное в липидах, может быть
использовано для получения биологически активной лечебно-
профилактической субстанции (Боднар та ін., 2017) и получения из
водорослей серии биологически активных соединений с
терапевтическим эффектом: водорослевых липидов, селена и металлов
(Bodnar et al., 2017).
Целью нашего исследования было выяснить особенности
накопления ионов Cr(III) биомассой и липидами водоросли Ch. vulgaris
при воздействии на них ионов Se(IV), а также установить такие
концентрации микроэлементов, которые смогли бы активизировать
обмен веществ в клетках водоросли и биосинтез липидов для получения
биологически активных селен-металл-липидных комплексов.
Материалы и методы
Исследовали микропопуляцию альгологически чистой культуры
Ch. vulgaris CCAP-211/11в, которую выращивали в условиях накопления
Накопление хрома и селена
417
в среде Фитцджеральда в модификации Цендера и Горхема № 11 в
люминостате в стеклянных колбах (250 дм3) при температуре 22–25 оС и
освещении 2500 лк 16/8 ч (Топачевский, 1975).
В культуру водоросли добавляли водный раствор селенита натрия
(Na2SeO3) с содержанием Se4+ 10 мг/дм3 и водный раствор CrCl3·6H2O с
содержанием Cr3+ 0,5; 1; 2,5; 5; 7,5 мг/дм3. Период инкубации культуры
водоросли с указанными солями составил 1; 3, 6; 12; 24; 48; 72; 168;
240 ч. Контрольными были водоросли, которые росли в питательной
среде без добавления этих солей.
Проникновение ионов в клетки водоросли прекращалось при
2,5 мМ ЭДТА. После центрифугирования суспензии водорослей (650 g)
осадок промывали раствором питательной среды c последующим
озолением в концентрированной азотной кислоте (Grubinko et al., 2011).
Содержание металлов определяли с помощью атомно-абсорбционного
спектрофотометра Selmi C-115 M.
Липиды из биомассы экстрагировали хлороформ-метаноловой
смесью по методу Фолча (Hokin, Hexum, 1992): к одной части влажной
биомассы добавляли 20 частей экстрагирующей смеси и оставляли на
12 ч. Нелипидные примеси из экстракта удаляли 1%-ным раствором
KCl. Общее количество липидов определяли весовым методом после
выпаривания экстрагирующей смеси (Кейтс, 1975).
Содержание селена в липидном экстракте после его озоления
азотной кислотой (HNO3) в герметических бюксах при t 120 оС в
течение 2 ч определяли спектрофотометрически с о'-фенилендиамином
при длине волны 335 нм (Дедков, Мусатов, 2002), а хрома — после
озоления липидного экстракта смесью азотной (HNO3) и серной
(Н2SO4) кислот — с помощью хромазурола S при длине волны 556 нм
(Яцків, Пацай, 2009).
Количество накопленных микроэлементов биомассой/липидами
водоросли устанавливали по разнице между содержанием
микроэлементов в контроле (без добавления солей селена и хрома) и в
опытных вариантах и выражали в мг/г биомассы/липидов.
Полученные цифровые данные обрабатывали методом
вариационной статистики в 5 повторностях. Статистическую обработку
цифровых данных проводили с помощью программного обеспечения
Excel (Microsoft, США) и STATISTICA 6.0 (Statsoft, США). При
статистическом анализе данных применяли такие показатели
вариационной статистики, как среднее арифметическое (M) и
стандартная ошибка среднего значения (m).
Результаты и обсуждение
Хроматографический и масс-спектрометрический анализ селеносодер-
жащих липидов Ch. vulgaris (Perales et al., 2006), выращенных при
высоких концентрациях Se(IV), показал, что селен присутствует во всех
фракциях липидов. Механизм включения элемента в их состав пока не
выяснен, однако включенные в липиды селен и металлы связываются с
Лукашив О.Я. и др.
418
ними прочно, поскольку после выделения в их составе обнаруживается
значительное количество данных микроэлементов. Возможно, это
является результатом их включения в состав молекул липидов по месту
двойной связи в ненасыщенных жирных кислотах или за счет
межмолекулярного взаимодействия (Вінярська, 2016; Selenium, 2003).
Полученные данные показали, что поглощение хрома клетками
Ch. vulgaris зависит от его концентрации и продолжительности
воздействия. Так, активная аккумуляция хрома биомассой при
концентрации 2,5 мг/дм3 в 2,7 раза выше, чем в контроле; при
5 мг/дм3 — в 5,3 раза выше и при 7,5 мг/дм3 — в 5,7 раза выше, чем в
контроле в течение 3 ч инкубации. После этого в течение 12 ч
наблюдается снижение аккумуляции металла с последующим
восстановлением скорости поглощения до 168 ч (при концентрации
хрома 2,5 мг/дм3 накопление микроэлемента увеличилось в 2,6 раза;
при 5 мг/дм3 — в 4,7 раза и при 7,5 мг/дм3 — в 4 раза), затем
наблюдается очередное снижение интенсивности накопления металла
(рис. 1).
Рис. 1. Накопление Cr (III)/дм3 клетками Chlorella vulgaris (М ± m, n = 5)
При действии 0,5 и 1 мг/дм3 ионов хрома его поглощение было
аналогичным: в течение 3 ч происходит незначительное увеличение
аккумуляции металла (на 10 и 30% соответственно), затем в течение 6 ч
отмечается снижение интенсивности процесса поглощения, которое
практически не изменяется при инкубации до 12 ч. От 24 до 168 ч
культивирования накопление хрома Ch. vulgaris снова активизируется
(на 20 и 46%), после чего опять снижается.
Биосорбция как начальный этап биологического концентрирования
тяжелых металлов зависит, прежде всего, от площади поверхности
клетки, стадии ее развития, состава, структуры и емкости клеточной
оболочки, количества и активности групп, способных связывать металл,
и от физиологического состояния клетки. С насыщением указанной
Накопление хрома и селена
419
емкости процесс накопления лимитируется другими факторами, такими
как способность проникновения металла через мембранные структуры,
особенностью метаболизма клетки, скоростью экскреции металла и
т. д., которые и предопределяют второй этап накопления (Brady et al.,
1994). Характер, скорость и особенности второго этапа поступления
тяжелых металлов обусловлены активностью физиологических и
биохимических процессов взаимодействия абсорбированных веществ с
ферментами и макромолекулами мембран, а также перемещением их
внутрь клетки (Cho et al., 1994).
Исследование особенностей включения хрома в липиды Ch. vulgaris
показало, что интенсивное накопление его наблюдается после 6 ч
инкубации при действии всех исследуемых концентраций металла.
Затем в течение 168 ч культивирования происходит активное
накопление металла также при всех исследованных концентрациях (при
0,5 мг/дм3 аккумуляция хрома увеличивается в 1,18 раз; 1 мг/дм3 — в
1,94 раза, 2,5 мг/дм3 — в 5,2 раза; 5 мг/дм3 — в 12,2 раза; 7,5 мг/дм3 — в
9 раз по сравнению с контрольными значениями), после чего процесс
поглощения хрома липидами водорослей снижается (рис. 2).
Рис. 2. Накопление Cr (III)/дм3 липидами Chlorella vulgaris (М ± m, n = 5)
Следовательно, наибольшее накопление хрома биомассой клеток
происходит на протяжении 3 ч при его концентрации 5 и 7,5 мг/дм3,
однако это не совпадает с максимальными значениями включения Cr3+
в состав липидов, которое наблюдается в течение 168 ч
культивирования при действии металла в концентрации 5,0 мг/дм3. В то
же время при концентрации Cr3+ 5 мг/дм3 также наблюдается второй
пик аккумуляции хрома биомассой водоросли.
Таким образом, установлено, что оптимальной для дальнейших
исследований и перспективной для получения хромлипидной субстан-
ции из биомассы Ch. vulgaris является концентрация хрома 5 мг/дм3.
Селен осуществляет в клетке важные метаболические функции,
связанные прежде всего с антиоксидантной защитой. Особенности
Лукашив О.Я. и др.
420
кинетики, аккумуляции и включения его в состав клеток хлореллы при
действии селенита натрия в различных концентрациях были изучены
ранее (Cho et al., 1994). Что касается накопления селена клетками
водоросли в присутствии ионов хрома в концентрации 5 мг/дм3, то его
активная аккумуляция биомассой хлореллы начинается по истечении
12 ч культивирования и стремительно увеличивается, достигая
максимума на протяжении 168 ч (в 3,2 раза превышает контроль), после
чего интенсивность накопления селена уменьшается (рис. 3, А).
А Б
Время инкубации, ч
Рис. 3. Накопление селена клетками (А) и липидами (Б) при совместном
культивировании Chlorella vulgaris с селенитом (5 мг/дм3) и ионами хрома
(5 мг/дм3) (М ± m, n = 5)
Результаты исследования аккумуляции селена липидами Ch. vulgaris
показали, что в течение первых 3 ч культивирования происходит
включение этого микроэлемента в состав последних. Далее процесс
стабилизируется и после 6 ч наблюдается дальнейшее интенсивное
накопление селена липидами водоросли до 168 ч (в 3,3 раза превышает
контроль), после чего интенсивность процесса снижается (рис. 3, Б).
Характер процесса аналогичен предыдущему, однако, как и в случае
накопления хрома биомассой хлореллы, происходит задержка
включения селена в липиды во времени по сравнению с его
накоплением нативными клетками на протяжении 12 ч, что связано с
транспортом и включением селена в липиды.
Общей закономерностью накопления хрома клетками и их
липидами является выраженный флуктуационный характер. В целом,
процесс накопления можно разделить на 4 этапа. Первый — адаптация
клеток к новому фактору, связанная с мембранными механизмами
формирования стресс-реакции клеток на присутствие солей хрома и
селена. Ранее показано (Lutsiv, Grubinko, 2012b), что это может быть
связано его структурно-функциональными преобразованиями в
клеточной стенке водоросли, направленными на установление ею
контроля за накоплением ионов — формированием системы «двойных
концентрических мембран» и сопряженными с ними их липидными
Накопление хрома и селена
421
перестройками (Костюк, Грубінко, 2010; Kostyuk, Grubinko, 2012;
Grubinko et al., 2017). Второй этап — активное накопление (в течение 3 ч),
который заканчивается насыщением центров связывания ионов
металлов, прежде всего, металлотионеиновыми протеинами (Золоту-
хина, Гавриленко, 1990). До завершения этого этапа клетки пытаются
контролировать поступление ионов сначала на мембранном уровне,
затем связыванием их избытка металлородственными метаболитами,
особенно протеинами; металлы также могут активно аккумулироваться
липидами и другими соединениями (Lutsiv, Grubinko, 2012а). Этим
обусловлена задержка накопления хрома липидами, которое
наблюдается после 6 ч инкубации хлореллы с ионами хрома (см. рис. 2).
После этого наступает третий этап — снижение накопления металла в
клетке (6–12 ч) и липидами в частности, которое переходит в четвертый
этап — восстановление накопления (12–168 ч), которое имеет хаотичный
и неконтролируемый клеткой характер, что приводит к ее гибели (168–
240 ч) (Lutsiv, Grubinko, 2012b).
О механизме связывания токсических ионов можно судить по их
химическому строению и поведению в растворах. Исследование адапти-
рованной к высоким концентрациям цинка зеленой водоросли
Stigeoclonium tenue (C. Agardh) Kütz. показало, что она производит
большое количество родственных фитохелатинам пептидов, содержание
которых в 22 раза выше в устойчивых к цинку водорослях (Pawlik-
Skowronska, 2003). Для свинца известен механизм, который включает
комбинацию ионного обмена и восстановительных реакций,
сопровождающихся осаждением металла на клеточных стенках
(Золотухина, Гавриленко, 1990; Raize et al., 2004), а для меди — ионный
обмен и комплексообразование (Ahalya et al., 2003). В ионообменном
процессе катионы тяжелых металлов, возможно, вытесняют Ca2+, Mg2+ и
другие элементы из оболочек клеток.
Выводы
Установленные особенности поглощения ионов Cr(III) в присутствии
Se(IV) клетками и липидами хлореллы позволяют считать выявленные
процессы физиологически верными, а включение этих элементов в
клетки и липиды эффективным.
Открывается перспектива получения в условиях аквакультуры
биологически активного селен-хром-липидного комплекса из Chlorella
vulgaris. Так при введении в рацион животных в течение 14 сут селена в
количестве 1,85 мкг, хрома — 1,1 мкг и липидов — 0,5 мг на 1 мл 1%-
ной водно-крахмальной суспензии прооксидантные процессы
подавляются, усиливается антиоксидантная защита организма (Лукашів
та ін., 2016а). При этом повышается активность сукцинатдегидрогеназы
и цитохромоксидазы, активизируется глутаматдегидрогеназа как с
НАДН, так и с НАДФН, изменяется соотношение их активности в 3
раза, что свидетельствует об активации в печени животных
энергетического метаболизма с использованием аминокислот как
Лукашив О.Я. и др.
422
энергетических субстратов. Таким образом, селенхромлипидные
препараты из хлореллы могут использоваться для коррекции
патологических нарушений в организме (Лукашів та ін., 2016б).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Боднар О.І., Вінярська Г.Я., Грубінко В.В., Лихацький П.Г., Фіра Л.С. Спосіб
отримання біологічно активного селен-цинкліпідного комплексу з хлорели. Пат.
114650, Україна. Зареєстр. 10.03.17. Бюл. № 5.
Вінярська Г.Б. Накопичення селену та його вплив на метаболізм у Chlorella vulgaris Beij.
в культурі за дії селеніту натрію та йонів металів. Дис. … канд. біол. наук.
Тернопіль, 2016.
Гмошинский И.В., Мазо В.К., Тутельян В.А., Хотимченко С.А. Микроэлемент селен:
роль в процессах жизнедеятельности (Обзорная информация). Экол. моря. 2000.
54: 5—20.
Грубинко В.В. Особенности адаптации одноклеточных пресноводных водорослей к
тяжелым металлам. В кн.: Актуальные проблемы современной альгологии. Тез.
докл. Киев, 2012. С. 83—85.
Дедков Ю.М., Мусатов А.В. Селен: биологическая роль, химические свойства и методы
определения. М.: ВИНИТИ, 2002. С. 19—23.
Дмитриева А.Г., Кожанова О.Н., Дронина Н.Л. Физиология растительных организмов и
роль металлов. М.: Изд-во МГУ, 2002. 160 с.
Золотухина Е.Ю., Гавриленко Е.Е. Связывание меди, кадмия, железа, цинка и
марганца в белках водных макрофитов. Физиол. раст. 1990. 37(4): 651—658.
Кейтс М. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. М.: Мир,
1975. 322 с.
Костюк К.В., Грубінко В.В. Вплив іонів цинку, свинцю та дизельного палива на
ліпідний склад мембран клітин водних рослин. Вісн. Львів. ун-ту. Сер. Біологія.
2010. 54: 257—264.
Лукашів О.Я., Боднар О.І., Вінярська Г.Б., Грубінко В.В. Вплив селен-хром-ліпідної
субстанції із Chlorella vulvaris Beij. на оксидативний статус щурів. Med. and
Clinical. Chem. 2016a. 18(2): 28—33.
Лукашів О.Я., Боднар О.І., Грубінко В.В. Вплив на метаболічні процеси в організмі
селеновмісних біодобавок та перспективи їх використання. Вісн. проблем
біологогії та медицини. 2016б. 2(3): 30—34.
Мосулишвили Л.М., Белокобыльский А.И., Киркесали Е.И., Фронтасьева М.В.,
Павлов С.С., Аксенова Н.Г. Исследование взаимодействия соединений хрома с
синезеленой микроводорослью Spirulina platensis. Дубна, 2002. 10 с.
Топачевский А.В. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в
гидробиологической практике. Киев: Наук. думка, 1975. 247 с.
Яцків О.С., Пацай И.О. Спектрофотометричне визначення Cr(III) з допомою
хромазуролу S в присутності Cr(VI). Методи і об’єкти хім. аналізу. 2009. 4(1):
43—47.
Ahalya N., Ramachandra T., Kanamadi R. Biosorptionof Heavy Metals. Res. J. Chem.
Environ. 2003. 7(4): 71−78.
Algal Chemical Ecology. Ed. C.D. Amsler. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. 313 p.
Araie H., Shiraiwa Y. Selenium Utilization strategy by microalgae: Review. Molecules. 2009.
14: 4880—4891.
Накопление хрома и селена
423
Bodnar O.I., Viniarska H.B., Lukashiv O.Ya., Grubinko V.V. Regulation of lipid biosynthesis
in microalgaeby metal ions (on the example of Chlorella vulgaris Beij. Int. Congr.
Moscow, 2017. Р. 494—496.
Brady D., Letebele B., Duncan J., Rose P. Bioaccumulation of heavy metals by
Scenedesmus, Selenastrum and Chlorella algae. Water. South Afr. 1994. 20(3): 231—218.
Cho D., Lee S., Park S., Chung A. Studies on the biosorption of heavy metals on Chlorella
vulgaris. J. Environ. Sci. and Health. A. 1994. 29(2): 389—409.
Garg P., Tripathi R., Rai U. Cadmium accumulation and toxity in submerged plant
Hydrilla verticillata. Environ. Monit. and Assess. 1997. 47(2): 167—173.
Grubinko V.V., Gorda A.I., Bodnar O.I., Klochenko P.D. Metabolism of Algae under the
Impact of Metal Ions of the Aquatic Medium (a Review). Hydrobiol. J. 2011. 47(6):
75—88.
Grubinko V.V., Lutsiv A.I., Kostyuk K.V. Structural reconstruction of a membran eat
absorption of Mn2+, Zn2+, Cu2+, and Pb2+ with green algae Chlorella vulgaris Beij.,
Heavy metal pollutant sando the rpollutant sin the environment. In: Biological Aspects.
Waretown: Apple Acad. Press, Inc., 2017. Vol. 14. P. 273—291.
Hokin L., Hexum T. Studies on the characterization of the sodium—potassium transport
adenosinetriphosphatase оn the role of phospholipids in the enzyme. Arch. Biochem.
Biophys. 1992. 151(2): 58—61.
Jain S., Vasudevan P., Jha N. Taking off some heavy metals from the pollution water
helping of water plant: experiences with Azolla. Biol. Wast. 1989. 28(2): 115—126.
Kostyuk K.V., Grubinko V.V. Change of Composition of the Cellular Membranes of the
Aquatic Plants under the Impact of Toxic Substances. Hydrobiol. J. 2012. 48(4): 75—92.
Lutsiv A.І., Grubinko V.V. Localization of the Lipids' Synthesis in Chorella vulgaris under the
Impact of Lead and Zinc Ions and Diesel Fuel. Hydrobiol. J. 2012а. 48(6): 95—106.
Lutsiv A.І., Grubinko V.V. Concentrational and temporal characteristics of the absorption of
ions Zn2+, Mn2+, Pb2+ and Cu2+ by cells of Chlorella vulgaris Beij.: Int. Symp. Poznań.
2012b. Р. 26.
Pawlik-Skowronska B. When adapted to high zinс concentrations the periphytic green alga
Stigeocloniumtenue produces highamountsofnovel phytochelatin-relatedpeptides.
Aquat. Toxicol. 2003. 62(2): 156−163.
Perales H.V., Pena-Castro J.M., Canizares-Villanueva R.O. Heavy metal detoxification in
eukaryotic microalgae. Chemosphere. 2006. 64: 1—10.
Raize O., Argaman Y., Yannai S. Mechanisms of biosorption of different heavy metals
bybrownmarine macroalgae. Biotechnol. Bioeng. 2004. 87(4): 451—458.
Rodrigues-Ariza A., Dorado G., Peinado J. Biochemical effects of environmental pollution
in fishes from the Spanish South-Atlantic littoral. Biochem. Soc. Trans. 1991. 19(3):
301 р.
Selenium. Altern. Med. Rev. 2003. 8(1): 63—71.
Thompson S., Manning F., MсColl S. Comparison of the toxicity of chromium (III) and
chromium (VI) to cyanobacteria. Environ. Contam. аnd Toxicol. 2002. 69(2): 286—293.
Villares R., Puente X., Carballeira A. Ulva and Enteromorpha as indicators of heavy metalls
pollution. Hydrobiologia. 2001. 462: 221—232.
Поступила 31 мая 2017 г.
Подписала в печать Е.К. Золотарева
Лукашив О.Я. и др.
424
REFERENCES
Ahalya N., Ramachandra T., Kanamadi R. Res. J. Chem. Environ. 2003. 7(4): 71−78.
Algal Chemical Ecology. Ed. Charles D. Amsler. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2008.
313 p.
Araie H., Shiraiwa Y. Molecules. 2009. 14: 4880—4891.
Bodnar O.I., Viniarska H.B., Lukashiv O.Ya., Grubinko V.V. Regulation of lipid biosynthesis
in microalgaeby metal ions (on the example of Chlorella vulgaris Beij.): Int. Congr.
Moscow, 2017. Р. 494—496.
Bodnar O.I., Vinyarska G.Ya., Grubinko V.V., Likhatskiy P.G., Fira L.S. Sposib otrimannya
biologichno aktivnogo selen-tsink-lipidnogo kompleksu z khloreli [Method for producing a
biologically active selenium-zinc-lipid complex from chlorella]. Pat. 114650, Ukraine.
Zareyestr. 10.03.17. Bull. N 5.
Brady D., Letebele B., Duncan J., Rose P. Water. South Afr. 1994. 20(3): 231—218.
Cho D., Lee S., Park S., Chung A. J. Environ. Sci. and Health. A. 1994. 29(2): 389—409.
Dedkov Yu.M., Musatov A.V. Selen: biologicheskaya rol, khimicheskie svoystva i metody
opredeleniya [Selenium: biological role, chemical properties and methods of determination].
Moscow: VINITI, 2002. P. 19—23.
Dmitrieva A.G., Kozhanova O.N., Dronina N.L. Fiziologiya rastitelnykh organizmov i rol
metallov [Physiology of plant organisms and the role of metals]. Moscow: Izd-vo MGU,
2002. 160 p.
Garg P., Tripathi R., Rai U. Environ. Monit. and Assess. 1997. 47(2): 167—173.
Gmoshinskiy I.V., Mazo V.K., Tutelyan V.A., Khotimchenko S.A. Ekol. morya. 2000. 54:
5—20.
Grubinko V.V. Aktualnye problemy sovremennoy algologii [Actual problems of modern
algology]. Abstracts. Kiev, 2012. P. 83—85.
Grubinko V.V., Gorda A.I., Bodnar O.I., Klochenko P.D. Hydrobiol. J. 2011. 47(6): 75—88.
Grubinko V.V., Lutsiv A.I., Kostyuk K.V. In: Biological Aspects. Waretown: Apple Acad.
Press, Inc., 2017. Vol. 14. P. 273—291.
Hokin L., Hexum T. Arch. Biochem. Biophys. 1992. 151(2): 58—61.
Jain S., Vasudevan P., Jha N. Biol. Wast. 1989. 28(2): 115—126.
Keyts M. Tekhnika lipidologii. Vydelenie, analiz i identifikatsiya lipidov [The technique of
lipidology. Isolation, analysis and identification of lipids]. Moscow: Mir Press, 1975. 322 p.
Kostyuk K.V., Grubinko V.V. Hydrobiol. J. 2012. 48(4): 75—92.
Kostyuk K.V., Grubinko V.V. Visn. Lviv. un-tu. Ser. Biol. 2010. 54: 257—264.
Lutsiv A.І., Grubinko V.V. Hydrobiol. J. 2012а. 48(6): 95—106.
Lutsiv A.І., Grubinko V.V. Concentrational and temporal characteristics of the absorption of
ions Zn2+, Mn2+, Pb2+ and Cu2+ by cells of Chlorella vulgaris Beij. Int. Symp. Poznań.
2012b. Р. 26.
Mosulishvili L.M., Belokobylskiy A.I., Kirkesali E.I., Frontaseva M.V., Pavlov S.S.,
Aksenova N.G. Issledovanie vzaimodeystviya soedineniy khroma s sinezelenoy
mikrovodoroslyu Spirulina platensis [Investigation of the interaction of chromium
compounds with the blue-green microalga Spirulina platensis]. Dubna, 2002. 10 p.
Pawlik-Skowronska B. Aquat. Toxicol. 2003. 62(2): 156−163.
Perales H.V., Pena-Castro J.M., Canizares-Villanueva R.O. Chemosphere. 2006. 64: 1—10.
Raize O., Argaman Y., Yannai S. Biotechnol. Bioeng. 2004. 87(4): 451—458.
Накопление хрома и селена
425
Rodrigues-Ariza A., Dorado G., Peinado J. Biochem. Soc. Trans. 1991. 19(3): 301 р.
Selenium. Altern. Med. Rev. 2003. 8(1): 63—71.
Thompson S., Manning F., MсColl S. Environ. Contam. аnd Toxicol. 2002. 69(2): 286—293.
Topachevskiy A.V. Metody fiziologo-biokhimicheskogo issledovaniya vodorosley v
gidrobiologicheskoy praktike [Methods of physiological and biochemical study of algae in
hydrobiological practice]. Kiev: Nauk. Dumka Press, 1975. 247 p.
Villares R., Puente X., Carballeira A. Hydrobiologia. 2001. 462: 221—232.
Vinyarska G.B. Nakopichennya selenu ta yogo vpliv na metabolizm u Chlorella vulgaris Beij. v
kulturi za diyi selenitu natriyu ta yoniv metaliv [Accumulation of selenium and its effects
on metabolism in Chlorella vulgaris Beij. in culture for the action of sodium selenite and
metal ions]. Abstracts. Ph.D. Sci. (Biol.), Ternopil, 2016.
Yatskiv O.S., Patsay I.O. Metody i ob’yekty khim. analizu. 2009. 4(1): 43—47.
Zolotukhina E.Yu., Gavrilenko E.E. Fiziol. rast. 1990. 37(4): 651—658.
ISSN 0868-854 (Print)
ISSN 2413-5984 (Online). Аlgologia. 2017, 27(4): 415—425
doi: 10.15407/alg27.04.415
Lukashiv O.Ya., Bodnar O.I., Vinyarska G.B., Grubinko V.V.
Volodymyr Hnatiuk Ternopil National Pedagogical University,
Department of General Biology and Methods of Teaching Natural Sciences,
2 M. Kryvonosa Str., Ternopil 46027, Uraine
ACCUMULATION OF CHROMIUM AND SELENIUM INSIDE CELLS AND IN
LIPIDS OF СHLORELLA VULGARIS BEIJ. DURING THE INCUBATION FROM
CHROMIUM BY SODIUM CHLORIDE AND SELENIUM
We investigated the concentration and timing characteristics of chromium (Cr3+) absorption
in the presence of selenium (Se4+) inside the cells as well as in lipids of Chlorella vulgaris
microalgae. Discovered patterns of chromium accumulation had a pronounced fluctuation,
which can be divided into four phases: cells' adaptation to the new factor, associated with
membrane mechanisms of cell stress response formation; active accumulation phase, which
ends after the saturation of binding sites with metal ions, first with metallothionein proteins;
suppression controlled metal fixation particularly in the cell and in lipids; stage of
accumulation recovery that is chaotic and uncontrolled by the cell and accompanied by its
death.
K e y w o r d s : selenium, chromium, lipids, Chlorella vulgaris, accumulation, metals, ions
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140271 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-8540 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:42:12Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лукашив, О.Я. Боднар, О.И. Винярская, Г.Б. Грубинко, В.В. 2018-07-03T12:11:29Z 2018-07-03T12:11:29Z 2017 Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия / О.Я. Лукашив, О.И. Боднар, Г.Б. Винярская, В.В. Грубинко // Альгология. — 2017. — Т. 27, № 4. — С. 415-425. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. 0868-8540 DOI: 10.15407/alg27.04.415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140271 577:582.263:[546.763+546.23] Исследована концентрационно-временная закономерность поглощения Cr³⁺ в присутствии Se⁴⁺ клетками микроводоросли Сhlorella vulgaris и липидами. Накопление хрома носит флуктуационный характер и состоит из четырех этапов: адаптации клеток к новому фактору, связанной с мембранными механизмами формирования стресс-реакции клеток на присутствие в среде ионов хрома и селенита; активного накопления хрома, которое прекращается вследствие насыщения центров связывания ионов металла, прежде всего металлотионеиновыми протеинами; угнетения контролируемой фиксации металла в клетке в целом и липидах; этапа восстановления накопления, когда процесс становится хаотичным и неконтролируемым клеткой и завершается ее гибелью. We investigated the concentration and timing characteristics of chromium (Cr³⁺) absorption in the presence of selenium (Se⁴⁺) inside the cells as well as in lipids of Chlorella vulgaris microalgae. Discovered patterns of chromium accumulation had a pronounced fluctuation, which can be divided into four phases: cells' adaptation to the new factor, associated with membrane mechanisms of cell stress response formation; active accumulation phase, which ends after the saturation of binding sites with metal ions, first with metallothionein proteins; suppression controlled metal fixation particularly in the cell and in lipids; stage of accumulation recovery that is chaotic and uncontrolled by the cell and accompanied by its death. ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Альгология Физиология, биохимия, биофизика Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия Accumulation of chromium and selenium inside cells and in lipids of Chlorella vulgaris Beij. during the incubation from chromium by sodium chloride and selenium Article published earlier |
| spellingShingle | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия Лукашив, О.Я. Боднар, О.И. Винярская, Г.Б. Грубинко, В.В. Физиология, биохимия, биофизика |
| title | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия |
| title_alt | Accumulation of chromium and selenium inside cells and in lipids of Chlorella vulgaris Beij. during the incubation from chromium by sodium chloride and selenium |
| title_full | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия |
| title_fullStr | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия |
| title_full_unstemmed | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия |
| title_short | Накопление хрома и селена клетками и липидами Chlorella vulgaris Beij. при инкубации с хлоридом хрома (III) и селенитом натрия |
| title_sort | накопление хрома и селена клетками и липидами chlorella vulgaris beij. при инкубации с хлоридом хрома (iii) и селенитом натрия |
| topic | Физиология, биохимия, биофизика |
| topic_facet | Физиология, биохимия, биофизика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140271 |
| work_keys_str_mv | AT lukašivoâ nakopleniehromaiselenakletkamiilipidamichlorellavulgarisbeijpriinkubaciishloridomhromaiiiiselenitomnatriâ AT bodnaroi nakopleniehromaiselenakletkamiilipidamichlorellavulgarisbeijpriinkubaciishloridomhromaiiiiselenitomnatriâ AT vinârskaâgb nakopleniehromaiselenakletkamiilipidamichlorellavulgarisbeijpriinkubaciishloridomhromaiiiiselenitomnatriâ AT grubinkovv nakopleniehromaiselenakletkamiilipidamichlorellavulgarisbeijpriinkubaciishloridomhromaiiiiselenitomnatriâ AT lukašivoâ accumulationofchromiumandseleniuminsidecellsandinlipidsofchlorellavulgarisbeijduringtheincubationfromchromiumbysodiumchlorideandselenium AT bodnaroi accumulationofchromiumandseleniuminsidecellsandinlipidsofchlorellavulgarisbeijduringtheincubationfromchromiumbysodiumchlorideandselenium AT vinârskaâgb accumulationofchromiumandseleniuminsidecellsandinlipidsofchlorellavulgarisbeijduringtheincubationfromchromiumbysodiumchlorideandselenium AT grubinkovv accumulationofchromiumandseleniuminsidecellsandinlipidsofchlorellavulgarisbeijduringtheincubationfromchromiumbysodiumchlorideandselenium |