Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+
Досліджено вплив Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ на інтенсивність біосинтезу ліпідів у одноклітинної водорості Chlorellа vulgaris Beijer. В усіх випадках виявлено загальну тенденцію до накопичення в клітинах водорості триацилгліцеролів, діацилгліцеролів і неетерифікованих жирних кислот, які беруть учас...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/43839 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ / А. I. Горда, В.В. Грубiнко // Доп. НАН України. — 2011. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859824309109784576 |
|---|---|
| author | Горда, А.І. Грубінко, В.В. |
| author_facet | Горда, А.І. Грубінко, В.В. |
| citation_txt | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ / А. I. Горда, В.В. Грубiнко // Доп. НАН України. — 2011. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Досліджено вплив Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ на інтенсивність біосинтезу ліпідів у одноклітинної водорості Chlorellа vulgaris Beijer. В усіх випадках виявлено загальну тенденцію до накопичення в клітинах водорості триацилгліцеролів, діацилгліцеролів і неетерифікованих жирних кислот, які беруть участь у захисті клітин від несприятливої дії, та зменшення вмісту фосфоліпідів. За дії Zn^2+, Cu^2+, Pb^2+ ^14C-ацетат натрію максимально включається у фосфоліпіди, за дії Mn^2+ — у діацилгліцероли, а синтез інших класів ліпідів пригнічується. Вміст хлорофілів a і b за дії Zn^2+ і Pb^2+ істотно зростає, а за дії Cu^2+ і Mn^2+ — зменшується. Обговорюється регуляторна роль та токсичний вплив досліджених іонів металів щодо ліпідного обміну у хлорели.
We study the influence of Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+ on the intensity of biosynthesis of lipids in unicellular algae Chlorella vulgaris Beijer. In all cases, there is a general tendency to the accumulation of triacylglycerols, dyacylglycerols, and nonesterified fatty acids, which participate in protecting the cages of algae from an unfavorable action, and to a decrease of the content of phospholipids. For the actions of Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+, ^14C-acetate is maximally included in phospholipids, for the actions of Mn^2+ — in dyacylglycerols, and the synthesis of other classes of lipids is inhibited. The content of chlorophylls a and b grows substantially for the actions of ions of zinc and lead and diminishes for the actions of ions of copper and manganese. We discuss the regulatory role and the toxic influence of ions of metals on the lipid metabolism in chlorella.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:27:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
11 • 2011
БIОЛОГIЯ
УДК [577.125:58.04]582.263
© 2011
А. I. Горда, В.В. Грубiнко
Бiосинтез лiпiдiв у Chlorellа vulgaris Beijer. за дiї Mn
2+,
Zn
2+, Cu
2+ та Pb
2+
(Представлено академiком НАН України В.Д. Романенком)
Дослiджено вплив Mn2+, Zn2+, Cu2+ та Pb2+ на iнтенсивнiсть бiосинтезу лiпiдiв у од-
ноклiтинної водоростi Chlorellа vulgaris Beijer. В усiх випадках виявлено загальну тен-
денцiю до накопичення в клiтинах водоростi триацилглiцеролiв, дiацилглiцеролiв i не-
етерифiкованих жирних кислот, якi беруть участь у захистi клiтин вiд несприятливої
дiї, та зменшення вмiсту фосфолiпiдiв. За дiї Zn2+, Cu2+, Pb2+ 14C-ацетат натрiю мак-
симально включається у фосфолiпiди, за дiї Mn2+ — у дiацилглiцероли, а синтез iнших
класiв лiпiдiв пригнiчується. Вмiст хлорофiлiв a i b за дiї Zn2+ i Pb2+ iстотно зростає,
а за дiї Cu2+ i Mn2+ — зменшується. Обговорюється регуляторна роль та токсичний
вплив дослiджених iонiв металiв щодо лiпiдного обмiну у хлорели.
Екологiчна пластичнiсть, життєздатнiсть та продуктивнiсть водоростей визначається їх
метаболiчною активнiстю, а бiохiмiчний склад при адаптацiї до несприятливих факторiв
водного середовища — спрямованiстю та iнтенсивнiстю бiосинтезу i катаболiзму окремих
метаболiтiв [1, 2]. Метаболiчний статус клiтин водоростей регулюється чинниками рiзної
природи, у тому числi iонами металiв, якi викликають як кiлькiснi, так i якiснi змiни складу
клiтин [2–5]. Вiдомо, що для нормальної життєдiяльностi водних рослин необхiднi в певних
кiлькостях iони низки важких металiв. Наприклад, марганець, мiдь i цинк є учасника-
ми i регуляторами метаболiчних перетворень або входять до складу бiологiчних комплек-
сiв [1, 4]. Особливiсть цих металiв полягає в тому, що в певних концентрацiях вони щодо
водоростей виявляють стимулюючу дiю як мiкроелементи, а при досягненнi критичних рiв-
нiв накопичення є токсикантами i стають щодо них стресовими чинниками [1–3].
Одним з найчутливiших метаболiчних процесiв, що вiдiграє адаптивну роль у захистi
водоростей вiд надлишку металiв, але разом з тим може бути використаний для бiотехноло-
гiчного отримання корисних продуктiв, є бiосинтез лiпiдiв [5, 6]. Ранiше нами показано, що
iони цинку та свинцю змiнюють кiлькiсний та якiсний склад лiпiдiв у водних рослин шля-
хом структурно-функцiональних перебудов у їхнiх клiтинах, насамперед мембранах [7, 8].
Проте невивченим є питання щодо впливу на лiпiдний метаболiзм у водоростей бiологiчно
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №11 137
адекватних концентрацiй рiзних за хiмiчною природою та токсичнiстю iонiв металiв протя-
гом бiотехнологiчно рацiональних термiнiв їх дiї.
Метою дослiдження було з’ясувати регуляторний i токсичний вплив iонiв марганцю,
цинку, мiдi i свинцю на бiосинтез лiпiдiв у Chlorellа vulgaris Beijer.
Дослiди проводили на одноклiтиннiй зеленiй водоростi Chlorellа vulgaris Beijer., культу-
ру якої вирощували при температурi (20±1) ◦С i освiтленнi 2500 лк у люменостатi в скляних
колбах (250 дм3) на мiнеральному середовищi Фiтцжеральда в модифiкацiї Цендера i Гор-
хема, що мiстив згiдно з прописом крiм iнших катiонiв 0,058 мг/дм3 Mn2+ i 0,023 мг/дм3
Zn2+ [8] i не мiстив iонiв мiдi та свинцю. В експериментальних умовах до культури водорос-
тi додавали воднi розчини MnSO4, ZnSO4 · 7H2O, CuSO4 · 5H2O, Pb(NO3)2 з розрахунку на
iон: Mn2+ — 0,2 мг/дм3 (кiнцева концентрацiя — 0,25 мг/дм3); Zn2+ — 5,0 мг/дм3 (кiнцева
концентрацiя — 5,023 мг/дм3), Cu2+ — 0,002 мг/дм3, Pb2+ — 0,5 мг/дм3.
Перiод iнкубацiї культури водоростi iз солями металiв становив 3 i 7 дiб. Концентрацiї
iонiв металiв i тривалiсть їх дiї вибирали, виходячи з ранiше встановленої нами найбiльшої
вираженостi структурно-метаболiчних перебудов у клiтинах хлорели при вказаних концен-
трацiйно-часових градiєнтах [7, 8] з урахуванням їх молярної токсичностi для водоростей [9].
Контрольними були рослини, якi росли у культуральному середовищi без додавання солей
металiв в експериментальних кiлькостях.
Iнтенсивнiсть бiосинтезу лiпiдiв оцiнювали за включенням [1-14С]-ацетату натрiю
при 20 ◦С i освiтленнi 2500 лк протягом 120 хв. Пiсля зупинення реакцiї трихлороцтовою
кислотою лiпiди екстрагували, роздiляли на фракцiї методом тонкошарової хроматографiї
на скляних пластинках з силiкагелем L 5/40 у системi гексан — дiетиловий ефiр — льодяна
оцтова кислота (70 : 30 : 1) i кiлькiсно визначали за методикою Нiчалса (Nichols) в моди-
фiкацiї [8]. Кiлькiсть неполярних лiпiдiв визначали бiхроматним методом на спектрофото-
метрi при довжинi хвилi 615 нм, а вмiст фосфолiпiдiв пiсля їх мiнералiзацiї при 180 ◦С —
за кiлькiстю неорганiчного фосфору [8].
Радiоактивнiсть зразкiв вимiрювали на сцинтиляцiйному лiчильнику LS-100C “Beckman”
(США) i виражали в iмп/(хв · мг).
Визначення хлорофiлiв у суспензiї водоростей здiйснювали спектрофотометрично за ди-
ференцiальними спектрами їх поглинання [10].
Одержанi експериментальнi данi опрацьовували методами варiацiйної статистики.
У клiтинах хлорели, культуру якої культивували в середовищi iз солями дослiджуваних
металiв, вмiст лiпiдiв за дiї Mn2+, Zn2+, Cu2+ i Pb2+ зростає на 47, 15, 33 i 32% вiдповiдно
порiвняно з контрольними показниками (табл. 1).
Таблиця 1. Вмiст триацилглiцеролiв (ТАГ), дiацилглiцеролiв (ДАГ), фосфолiпiдiв (ФЛ), неетерифiкова-
них жирних кислот (НЕЖК) i загальний вмiст лiпiдiв у Chlorellа vulgaris Beijer. за дiї Mn
2+, Zn2+, Cu2+
та Pb
2+
Умови куль-
тивування
Загальна маса
лiпiдiв, мг
Маса лiпiдiв окремих класiв, мг
ТАГ ДАГ ФЛ НЕЖК
Контроль 9,11± 1,13 1,86 ± 0,17 1,50± 0,19 4,35 ± 0,56 1,40± 0,15
Mn
2+, 3 доби 13,40 ± 1,31∗ 3,54 ± 0,36∗ 3,38± 0,38∗ 3,81 ± 0,31∗ 2,67± 0,26∗
Zn
2+, 7 дiб 10,47 ± 1,10∗ 2,83 ± 0,28∗ 1,59± 0,19 3,32 ± 0,16 2,74± 0,28∗
Cu
2+, 3 доби 12,10 ± 1,05∗ 2,72 ± 0,37∗ 2,64± 0,21∗ 4,66 ± 0,49 2,08± 0,24
Pb
2+, 7 дiб 12,02 ± 1,73∗ 2,52 ± 0,25∗ 2,57± 0, 25∗ 4,42 ± 0,47 2,52± 0,25∗
∗p < 0,05 — 0,001 за t-критерiєм Стьюдента (по вiдношенню до контролю).
138 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №11
Щодо фракцiйного складу, то вмiст триацилглiцеролiв (ТАГ), дiацилглiцеролiв (ДАГ)
i неетерифiкованих жирних кислот (НЕЖК) збiльшується за дiї Mn2+ на 90, 125 i 91%,
за дiї Zn2+ — на 53, 6 i 96%, за дiї Cu2+ — на 46, 76 i 49%, за дiї Pb2+ — на 36, 71 i 80%
вiдповiдно. Вмiст фосфолiпiдiв (ФЛ) за дiї Mn2+ i Zn2+ зменшується на 12 i 24%, а за дiї
Pb2+ i Cu2+ — збiльшується на 1,6 i 7% вiдповiдно порiвняно з контролем. Разом з тим
дещо iнакше змiнюється спiввiдношення вiдносного вмiсту ТАГ : ДАГ : ФЛ : НЕЖК,
%: у контролi — 22 : 16 : 47 : 15; за дiї Mn2+ (3 доби) — 27 : 25 : 28 : 20; за дiї Zn2+
(7 дiб) — 26 : 16 : 33 : 25; за дiї Cu2+ (3 доби) — 22 : 22 : 39 : 17; за дiї Pb2+(7 дiб) —
21 : 21 : 37 : 21. За дiї Mn2+ вiдносний вмiст ТАГ, ДАГ i НЕЖК зростає на 23, 56 i 33%
вiдповiдно i лише вмiст ФЛ зменшується на 40%. За дiї Zn2+ вiдносний вмiст ТАГ i НЕЖК
збiльшується на 18 i 67% вiдповiдно, ДАГ — залишається незмiнним, а ФЛ — зменшується
на 30%. Вiдносний вмiст ТАГ за дiї Cu2+ не змiнюється, ДАГ i НЕЖК — збiльшується на 38
i 13% вiдповiдно, а ФЛ — зменшується на 17%. За дiї Pb2+частка ТАГ i ФЛ зменшується
на 4,5 i 21% вiдповiдно, а ДАГ i НЕЖК — збiльшується на 31 i 40% вiдповiдно.
Пiдвищення абсолютного вмiсту ТАГ у всiх випадках та їх вiдносної частки за дiї мар-
ганцю i цинку вiдбувається внаслiдок необхiдностi ущiльнення клiтинних мембран як за-
хисного механiзму на їх токсичну дiю [8], що узгоджується з даними про зростання вмiсту
ТАГ в клiтинах хлорели при стресових ситуацiях до 80% їх сухої бiомаси [11]. Збiльшення
вмiсту ДАГ та, вiдповiдно, НЕЖК за стресової дiї пояснюється активацiєю лiпаз i фосфо-
лiпаз [6].
ФЛ, як складовi бiологiчних мембран, впливають на їх пластичнiсть i текучiсть, фор-
мують мiкросередовище для мембранних ферментiв, iоннi канали, а також регулюють зв’я-
зок клiтин iз середовищем їх iснування [12]. Тому вмiст ФЛ за дiї всiх дослiджених iонiв
металiв зменшується, що можна пояснити їх участю у зв’язуваннi металiв i їх виведеннi
з метаболiчного пулу завдяки високiй абсорбцiйнiй здатностi цих лiпiдiв [13].
Вмiст НЕЖК є показником посиленого синтезу омилених лiпiдiв або їх розщеплення,
що залежить вiд спрямованостi метаболiзму [6]. У цiлому збiльшення вмiсту НЕЖК при дiї
дослiджуваних металiв є наслiдком розщеплення фосфолiпiдiв, вмiст яких, як зазначалося,
зменшується.
Одержанi данi пiдтверджуються при вивченнi iнтенсивностi включення 14С-ацетату в лi-
пiди рiзних класiв (табл. 2). Iнтенсивнiсть включення 14С-ацетату за дiї Mn2+ в ТАГ, ФЛ
i НЕЖК зменшується на 9, 2,5 i 17% вiдповiдно, а в ДАГ — збiльшується на 11% проти
контролю. За дiї Zn2+ включення 14С-ацетату в ТАГ, ФЛ, НЕЖК збiльшується на 6, 30
i 1,5% вiдповiдно, в ДАГ — iстотних змiн не вiдбувається. Включення мiтки за дiї Cu2+
зменшується в ТАГ на 4% i збiльшується в ФЛ i НЕЖК на 18 i 6% вiдповiдно. За дiї
Таблиця 2. Включення 14С-ацетату в лiпiди Chlorellа vulgaris Beijer. за дiї Mn
2+, Zn2+, Cu 2+ та Pb
2+
Умови
культивування
Включення 14С-ацетату в лiпiди рiзних класiв, iмп/(хв · мг)
ТАГ ДАГ ФЛ НЕЖК
Контроль 87,17 ± 6,79 82,50 ± 6,61 65,00 ± 7,94 81,17 ± 7,78
Mn
2+, 3 доби 79,25 ± 12,52 91,50 ± 12,14 63,42 ± 5,64 67,68 ± 9,76
Zn
2+,7 дiб 92,50 ± 4,33 83,00 ± 8,23 84,50 ± 6,36∗ 82,33 ± 3,62
Cu
2+, 3 доби 84,06 ± 10,64 83,12 ± 7,52 76,52 ± 13,31 85,98 ± 3,82
Pb
2+, 7 дiб 79,25 ± 3,18 78,17 ± 9,04 78,33 ± 14,75 90,50 ± 2,29
∗p < 0,05 за t-критерiєм Стьюдента (по вiдношенню до контролю).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №11 139
Pb2+включення мiтки в ТАГ i ДАГ зменшується на 9 i 5%, а в ФЛ i НЕЖК — збiльшуєть-
ся на 21 i 11% вiдповiдно проти контролю.
Отже, за дiї Zn2+, Сu2+, Pb2+ спостерiгається тенденцiя до зростання включення мiчено-
го ацетату в ФЛ, а за дiї Mn2+ — в ДАГ з одночасним зниженням включення мiтки в лiпiди
iнших класiв. Отриманi данi свiдчать про те, що зростання вмiсту ТАГ i ДАГ є не стiльки
наслiдком їх синтезу de novo, скiльки перерозподiлом у клiтинi, що має мiсце в процесi
адаптивної перебудови мембран у вiдповiдь на дiю iонiв металiв [8]. Дослiдженi iони, крiм
Mn2+, очевидно активують тiльки синтез ФЛ, хоча їх вiдносна частка порiвняно з лiпiдами
iнших класiв знижується, можливо, у зв’язку з участю у зв’язуваннi цих iонiв [13].
Оскiльки синтез лiпiдiв у рослин вiдбувається переважно в хлоропластах [6], становило
iнтерес дослiдження вмiсту хлорофiлiв (табл. 3). Як свiдчать одержанi експериментальнi
данi, вмiст хлорофiлiв a i b за дiї Zn2+ збiльшується на 121 i 69%, за дiї Pb2+ — на 152 i 73%
вiдповiдно, а за дiї Cu2+ вмiст обох пiгментiв знижується на 57%, за дiї Mn2+ — на 31 i 42%
вiдповiдно порiвняно з контролем. Вплив iонiв цинку на вмiст хлорофiлiв можна поясни-
ти його високою проникнiстю, рухливiстю в клiтинi та комплексоутворюючою здатнiстю,
а iонiв свинцю — високою спорiдненiстю до бiлкiв i мiцним утримуванням ними цього мета-
лу у складi металтiонеїноподiбних комплексiв [4]. Пiдвищенi концентрацiї iонiв цинку i мiдi
впливають на вмiст фотосинтезних пiгментiв, видiлення i поглинання СО2, а причиною
пригнiчення фотосинтезу є порушення електрон-транспортного ланцюга i окислювально-
го фосфорилювання [2, 4, 9]. Так, бiльш електронегативнi iони цинку, кадмiю i свинцю
iнгiбують електронний транспорт, а електропозитивнi iони мiдi i ртутi прискорюють йо-
го [14]. Iони мiдi менш рухливi у рослинних клiтинах i можуть зв’язуватися з клiтинними
стiнками, а також утворювати комплекси з низькомолекулярними органiчними речовинами
i бiлками [4]. Вважають також, що мiдь здатна замiщувати магнiй у молекулi хлорофiлу,
внаслiдок чого порушується свiтлоконцентрацiйна функцiя пiгментної системи [2].
Зниження вмiсту хлорофiлiв за дiї марганцю можна пояснити пiдвищеною активнiстю
ферменту хлорофiлази, що руйнує пiгмент [15]. Це також може бути пов’язано зi зв’язу-
ванням Mn2+ з ендогенними хелаторами — переносниками Fe2+ до мiсць їх включення
в метаболiзм порфiринiв або вибiрково замiщенням iонами марганцю iонiв залiза в активних
центрах низки ферментiв, у тому числi тих, що беруть участь у синтезi тетрапiролiв [2].
Спiввiдношення хлорофiлiв a/b в цiлому має тенденцiю до зростання. Разом з тим за дiї
Mn2+, Zn 2+ i Pb2+цей показник зростає на 19, 30 i 46% вiдповiдно, а за дiї Cu2+ — iстотно не
змiнюється. Загалом, зростання кiлькостi та переважання хлорофiлу a над хлорофiлом b
спiввiдноситься iз загальною тенденцiєю до зростання за дiї дослiджених металiв вмiсту
лiпiдiв у хлоропластах [7], де вони переважно синтезуються, та адаптивною вiдповiддю
Таблиця 3. Вмiст хлорофiлiв Chlorellа vulgaris Beijer. за дiї Mn
2+, Zn2+, Cu2+ та Pb
2+
Умови
культивування
Вмiст хлорофiлiв, мкг/дм3
Спiввiдношення
a/ba b
Контроль 273,29 ± 27,47 183,27 ± 14,36 1,49
Mn
2+, 3 доби 188,42 ± 17,38∗ 106,72 ± 11,42∗∗ 1,77
Zn
2+,7 дiб 603,94 ± 62,62∗∗ 310,63 ± 23,83∗∗ 1,94
Cu
2+, 3 доби 118,69 ± 14,53∗∗∗ 79,05 ± 8,18∗∗∗ 1,5
Pb
2+, 7 дiб 687,83 ± 51,31∗∗ 317,00 ± 27,69∗∗ 2,17
∗p < 0,005; ∗∗p < 0,002; ∗∗∗p < 0,001 за t-критерiєм Стьюдента (по вiдношенню до контролю).
140 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №11
фотосинтезного апарату клiтин водяних рослин на токсичний стрес, викликаний iонами
металiв [2, 4].
Щодо змiни дослiджуваних показникiв метали виявляють рiзноспрямовану дiю. Так,
зростання вмiсту ТАГ у клiтинах хлорели вiдбувається в ряду за дiї Pb2+, Cu2+, Zn2+,
Mn2+, ДАГ — за дiї Zn2+, Pb2+, Cu2+, Mn2+, ФЛ — за дiї Pb2+, Cu2+, НЕЖК — за дiї
Cu2+, Pb2+, Mn2+, Zn2+. Включення мiченого ацетату в ТАГ зростає лише за дiї Zn2+,
у ДАГ — максимально зростає за дiї Mn2+, у ФЛ — за дiї Zn2+, в НЕЖК — за дiї Pb2+.
За дiї iонiв мiдi i марганцю вмiст хлорофiлiв знижується, а вмiст ТАГ i ДАГ — зростає. Цi
ефекти можуть бути пов’язанi з перемiщенням синтезу лiпiдiв цих класiв з хлоропластiв
у цитоплазму, що спостерiгається за стресового впливу на рослини рiзних чинникiв i має
адаптивне значення [6].
Ступiнь впливу iонiв окремих металiв може бути пов’язаний з рiвнем їх токсичностi.
Значний вплив iонiв мiдi на дослiдженi показники у хлорели спiввiдноситься з їх мiсцем
у рядi токсичностi металiв для водоростей — Hg > Cu > Cd ∼ Pb > Fe > Cr > Zn >
> Co > Mn [9]. Для свинцю, цинку i марганцю прямого зв’язку мiж ступенем їх впливу
на лiпiдний метаболiзм у хлорели i мiсцем у рядi токсичностi не встановлено, бо при вико-
ристаних концентрацiях, що вiдповiдають показникам токсичностi для марганцю 2,5 ГДК,
мiдi 2 ГДК, для цинку i свинцю 5 ГДК [9], змiни лiпiдного складу були близькими — за-
гальний вмiст лiпiдiв, вмiст ТАГ, ДАГ i НЕЖК зростав незалежно вiд рiвня токсичностi
та концентрацiї дослiджених iонiв металiв. Вiдмiнностi впливу металiв, скорiше, пов’яза-
нi не з їх концентрацiєю та часом дiї, а визначаються їх хiмiчною природою, токсичнiстю
та механiзмами дiї [5]. Одним з головних механiзмiв дiї металiв є стiйкiсть їх халатiв, що
утворюються внаслiдок зв’язування їх надлишку рослинами з утворення комплексiв з фун-
кцiональними групами рiзних органiчних сполук, стабiльнiсть яких визначається рядом
стiйкостi Iрвiнга–Вiльямса — Cd ∼ Mn < Co < Zn < Ni < Cu < Pb < Hg [4]. Ступiнь хела-
тування металiв впливає на рухливiсть iонiв у клiтинi i дiю на молекули-мiшенi, наприклад,
цинку — на ферменти дихання водних рослин [2], мiдi — на фотосистему II [14], свинцю —
на метаболiзм бiлкiв та утворення металтiонеїнiв [3, 4].
Отже, iони дослiджених металiв спричиняють рiзноспрямованi змiни лiпiдного складу
клiтин хлорели, що, ймовiрно, пов’язано з рiзними механiзмами їх дiї на метаболiзм клiтин
та його адаптивнi перебудови, спрямованi на зменшення токсичного впливу металiв. Разом
з тим за дiї дослiджених металiв має мiсце тенденцiя до накопичення лiпiдiв i посилення
синтезу окремих їх класiв, особливо ТАГ, ДАГ, i зростання вмiсту НЕЖК. Це є проявом
формування захисних систем у клiтинах вiд токсичної дiї металiв на рiвнi мембран [8] i може
бути використано для регуляцiї бiосинтезу лiпiдiв у бiотехнологiчних умовах культивуван-
ня водоростей. Найяскравiшi ефекти щодо лiпiдного обмiну виявляють iони марганцю та
цинку, що вибiрково стимулюють синтез i накопичення окремих бiотехнологiчно важливих
класiв лiпiдiв.
1. Дмитриева А.Г., Кожанова О.Н., Дронина Н.Л. Физиология растительных организмов и роль ме-
таллов. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 2002. – 160 с.
2. Пасiчна О.О. Газообмiн та пiгментна система макрофiтiв за дiї iонiв мiдi (II) i марганцю (II) водного
середовища: Автореф. дис. . . . канд. бiол. наук. – Київ, 2004. – 24 с.
3. Боднар О. I. Адаптивнi властивостi водоростей за дiї iонiв металiв: Автореф. дис. . . . канд. бiол.
наук. – Київ, 2008. – 22 с.
4. Влияние тяжелых металлов на растения и механизмы защиты / Растение и стресс. Курс лекций. –
Екатеринбург, 2008. – С. 215–232. – Режим доступа: http://elar.usu.ru/bitstream/1234.56789/1508/7/
1333214_program.pdf.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №11 141
5. Rozentsvet O.A., Bosenko E. S., Guschina I.A. Effect of heavy metals upon lipid metabolism in P. рerfo-
liatus // 16th Intern. Plant Lipid symp. Budapest, 1–4 June 2004. – Budapest: Budapest University of
Economic Sciences, 2004. – P. 202–204.
6. Schmid K.M., Ohlrogge J. B. Lipid metabolism in plants // Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and
Membranes / Ed. D.E. Vance, J. E. Vance. – Amsterdam: Elsevier, 2002. – P. 93–126.
7. Горда А.И. Регуляция биосинтеза липидов у Chlorellа vulgaris Beijer. ионами цинка и свинца // III
Междунар. конф.-шк. “Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов”, Петро-
заводск, 22–26 июня 2010 г. – Петрозаводск: Институт биологии Карельского научного центра РАН,
2010. – С. 40–42.
8. Костюк К., Грубiнко В. Вплив iонiв цинку, свинцю та дизельного палива на лiпiдний склад мембран
клiтин водних рослин // Вiсн. Львiв. ун-ту. Сер. бiол. – 2010. – Вип. 54. – С. 257–264.
9. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. – Москва: Россия
молодая, 2002. – 140 с.
10. Оцiнка стану водоймищ шляхом визначення пiгментiв фiтопланктону // Методичний посiбник з
визначення якостi води / Ред. В.Д. Романенко. – Київ: Iнститут гiдробiологiї НАН України, 2005. –
С. 16–19.
11. Верещагин А. Г. Биохимия триглицеридов. – Москва: Наука, 1972. – 307 с.
12. 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. et Biophys. Acta. –
1980. – 602, No 3. – P. 469–476.
13. Wang L., Zhou Q., Chua H. Contribution of Cell Outer Membrane and Inner Membrane to Cu
2+ Adsorption
by Cell Envelope of Pseudomonas putida 5-x // J. Environ. Sci. and Health. Pt. A. – 2004. – 39, No 8. –
P. 2071. – 2080.
14. Полiщук А.В., Топчий Н.Н., Сытник К.М. Влияние ионов тяжелых металлов на перенос электронов
на акцепторной стороне фотосистемы II // Доп. НАН України. – 2009. – № 6. – С. 203–210.
15. Howe P., Malcolm H., Dobson S. Manganese and Its Compounds: Environmental Aspects. – Geneva: World
Health Organization, 2004. – 70 p.
Надiйшло до редакцiї 25.02.2011Тернопiльський нацiональний педагогiчний
унiверситет iм. Володимира Гнатюка
А. I. Gorda, V.V. Grubinko
Biosynthesis of lipids in Chlorella vulgaris Beijer. under the action of
Mn
2+, Zn2+, Cu
2+, and Pb
2+
We study the influence of Mn2+, Zn2+, Cu2+, and Pb2+ on the intensity of biosynthesis of li-
pids in unicellular algae Chlorella vulgaris Beijer. In all cases, there is a general tendency to the
accumulation of triacylglycerols, dyacylglycerols, and nonesterified fatty acids, which participate
in protecting the cages of algae from an unfavorable action, and to a decrease of the content of
phospholipids. For the actions of Zn2+, Cu2+, and Pb2+, 14C-acetate is maximally included in
phospholipids, for the actions of Mn2+ — in dyacylglycerols, and the synthesis of other classes of
lipids is inhibited. The content of chlorophylls a and b grows substantially for the actions of ions
of zinc and lead and diminishes for the actions of ions of copper and manganese. We discuss the
regulatory role and the toxic influence of ions of metals on the lipid metabolism in chlorella.
142 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №11
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-43839 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:27:52Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Горда, А.І. Грубінко, В.В. 2013-05-18T18:48:31Z 2013-05-18T18:48:31Z 2011 Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ / А. I. Горда, В.В. Грубiнко // Доп. НАН України. — 2011. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/43839 [577.125:58.04]582.263 Досліджено вплив Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ на інтенсивність біосинтезу ліпідів у одноклітинної водорості Chlorellа vulgaris Beijer. В усіх випадках виявлено загальну тенденцію до накопичення в клітинах водорості триацилгліцеролів, діацилгліцеролів і неетерифікованих жирних кислот, які беруть участь у захисті клітин від несприятливої дії, та зменшення вмісту фосфоліпідів. За дії Zn^2+, Cu^2+, Pb^2+ ^14C-ацетат натрію максимально включається у фосфоліпіди, за дії Mn^2+ — у діацилгліцероли, а синтез інших класів ліпідів пригнічується. Вміст хлорофілів a і b за дії Zn^2+ і Pb^2+ істотно зростає, а за дії Cu^2+ і Mn^2+ — зменшується. Обговорюється регуляторна роль та токсичний вплив досліджених іонів металів щодо ліпідного обміну у хлорели. We study the influence of Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+ on the intensity of biosynthesis of lipids in unicellular algae Chlorella vulgaris Beijer. In all cases, there is a general tendency to the accumulation of triacylglycerols, dyacylglycerols, and nonesterified fatty acids, which participate in protecting the cages of algae from an unfavorable action, and to a decrease of the content of phospholipids. For the actions of Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+, ^14C-acetate is maximally included in phospholipids, for the actions of Mn^2+ — in dyacylglycerols, and the synthesis of other classes of lipids is inhibited. The content of chlorophylls a and b grows substantially for the actions of ions of zinc and lead and diminishes for the actions of ions of copper and manganese. We discuss the regulatory role and the toxic influence of ions of metals on the lipid metabolism in chlorella. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ Biosynthesis of lipids in \textit{Chlorella vulgaris} Beijer. under the action of Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+ Article published earlier |
| spellingShingle | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ Горда, А.І. Грубінко, В.В. Біологія |
| title | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ |
| title_alt | Biosynthesis of lipids in \textit{Chlorella vulgaris} Beijer. under the action of Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+, and Pb^2+ |
| title_full | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ |
| title_fullStr | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ |
| title_full_unstemmed | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ |
| title_short | Біосинтез ліпідів у Chlorellа vulgaris Beijer. за дії Mn^2+, Zn^2+, Cu^2+ та Pb^2+ |
| title_sort | біосинтез ліпідів у chlorellа vulgaris beijer. за дії mn^2+, zn^2+, cu^2+ та pb^2+ |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/43839 |
| work_keys_str_mv | AT gordaaí bíosintezlípídívuchlorellavulgarisbeijerzadíímn2zn2cu2tapb2 AT grubínkovv bíosintezlípídívuchlorellavulgarisbeijerzadíímn2zn2cu2tapb2 AT gordaaí biosynthesisoflipidsintextitchlorellavulgarisbeijerundertheactionofmn2zn2cu2andpb2 AT grubínkovv biosynthesisoflipidsintextitchlorellavulgarisbeijerundertheactionofmn2zn2cu2andpb2 |