Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения

Исследовали свойства очищенной с помощью гель-фильтрации пероксидазы, выделенной из листьев растений Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh., произрастающих на промплощадках крупных промышленных производств Донбасса. Электрофоретический спектр пероксидазы из листьев неустойчивого к...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2007
1. Verfasser: Виноградова, Е.Н.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Донецький ботанічний сад НАН України 2007
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/9001
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:Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения/ Е.Н. Виноградова // Промышленная ботаника. — 2007. — Вип. 7. — С. 63-68. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-9001
record_format dspace
spelling Виноградова, Е.Н.
2010-06-24T08:22:39Z
2010-06-24T08:22:39Z
2007
Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения/ Е.Н. Виноградова // Промышленная ботаника. — 2007. — Вип. 7. — С. 63-68. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
1728-6204
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/9001
581.19:934.942:632.15
Исследовали свойства очищенной с помощью гель-фильтрации пероксидазы, выделенной из листьев растений Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh., произрастающих на промплощадках крупных промышленных производств Донбасса. Электрофоретический спектр пероксидазы из листьев неустойчивого к промышленным выбросам F. lanceolata техногенных и контрольных участков идентичен, выявлено изменение константы Михаэлиса по отношению к хлорогеновой кислоте. Установлены дополнительные зоны активности в электрофоретическом спектре пероксидазы из листьев более устойчивого к аэрополлютантам P. deltoides на промплощадке, что, наряду с изменением константы Михаэлиса по отношению к пероксиду водорода, может свидетельствовать об адаптивных модификациях молекул фермента в условиях техногенной нагрузки.
Peroxidase from Populus deltoides Marsh. and Fraximus lanceolata Borkh., growing on industrial sites of the Donbass large industrial enterprises was researched. The enzyme was isolated from the leaves of the studied plants and then purified with gel filtration chromatography. Electroforetic spectrum of peroxidase from the leaves of nonresistant to industrial emissions F. lanceolata of technogenic and control plots is the same. Аlteration of Michaelis constant against chlorogenic acid is revealed. Additional activity zones in electroforetic spectrum of peroxidase isolated from the leaves of more resistant to airpollutants P. deltoides from industrial site are established, that side by side with the alteration of Michaelis constant against hydrogen peroxid can testify to the adaptive modifications of the enzyme molecules under technogenic load.
ru
Донецький ботанічний сад НАН України
Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
Kinetik properties and component composition of peroxidase from leaves of Populus deltoides Marsh. and Fraximus lanceolata Borkh., growing under technogenic conditions
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
spellingShingle Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
Виноградова, Е.Н.
title_short Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
title_full Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
title_fullStr Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
title_full_unstemmed Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения
title_sort кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев populus deltoides marsh. и fraxinus lanceolata borkh. в условиях техногенного загрязнения
author Виноградова, Е.Н.
author_facet Виноградова, Е.Н.
publishDate 2007
language Russian
publisher Донецький ботанічний сад НАН України
format Article
title_alt Kinetik properties and component composition of peroxidase from leaves of Populus deltoides Marsh. and Fraximus lanceolata Borkh., growing under technogenic conditions
description Исследовали свойства очищенной с помощью гель-фильтрации пероксидазы, выделенной из листьев растений Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh., произрастающих на промплощадках крупных промышленных производств Донбасса. Электрофоретический спектр пероксидазы из листьев неустойчивого к промышленным выбросам F. lanceolata техногенных и контрольных участков идентичен, выявлено изменение константы Михаэлиса по отношению к хлорогеновой кислоте. Установлены дополнительные зоны активности в электрофоретическом спектре пероксидазы из листьев более устойчивого к аэрополлютантам P. deltoides на промплощадке, что, наряду с изменением константы Михаэлиса по отношению к пероксиду водорода, может свидетельствовать об адаптивных модификациях молекул фермента в условиях техногенной нагрузки. Peroxidase from Populus deltoides Marsh. and Fraximus lanceolata Borkh., growing on industrial sites of the Donbass large industrial enterprises was researched. The enzyme was isolated from the leaves of the studied plants and then purified with gel filtration chromatography. Electroforetic spectrum of peroxidase from the leaves of nonresistant to industrial emissions F. lanceolata of technogenic and control plots is the same. Аlteration of Michaelis constant against chlorogenic acid is revealed. Additional activity zones in electroforetic spectrum of peroxidase isolated from the leaves of more resistant to airpollutants P. deltoides from industrial site are established, that side by side with the alteration of Michaelis constant against hydrogen peroxid can testify to the adaptive modifications of the enzyme molecules under technogenic load.
issn 1728-6204
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/9001
citation_txt Кинетические свойства и компонентный состав пероксидазы листьев Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh. в условиях техногенного загрязнения/ Е.Н. Виноградова // Промышленная ботаника. — 2007. — Вип. 7. — С. 63-68. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT vinogradovaen kinetičeskiesvoistvaikomponentnyisostavperoksidazylistʹevpopulusdeltoidesmarshifraxinuslanceolataborkhvusloviâhtehnogennogozagrâzneniâ
AT vinogradovaen kinetikpropertiesandcomponentcompositionofperoxidasefromleavesofpopulusdeltoidesmarshandfraximuslanceolataborkhgrowingundertechnogenicconditions
first_indexed 2025-11-25T21:12:30Z
last_indexed 2025-11-25T21:12:30Z
_version_ 1850553941305065472
fulltext SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 7 63 УДК 581.19:934.942:632.15 Е.Н. Виноградова КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЕРОКСИДАЗЫ ЛИСТЬЕВ POPULUS DELTOIDES MARSH. И FRAXINUS LANCEOLATA BORKH. В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ясень зелёный, тополь канадский, техногенное загрязнение, пероксидаза, компонентный состав, кинетические свойства Ферментативная активность является комплексным показателем метаболизма расте- ний, изменения в котором могут быть обусловлены как сдвигом в количестве молекул фермента, так и модификацией их физико-химических свойств. При этом качественные изменения лабильных ферментов более значимы в реализации стратегии адаптации растительного организма, чем количественные [8]. Качественные изменения ферментов связаны как с варьированием их компонентного состава, так и с изменением каталитических характеристик. В свою очередь, изменение интенсивности «работы» молекулы фермента может быть связано как с влиянием регуляторов ферментативной активности (субстраты и продукты реакции, активаторы и ингибиторы), так и с изменением свойств ферментативной молекулы [1]. В ответ на изменение внешней среды возможно включение одновременно всех типов регуляции ферментативной активности в организме [11]. Концентрация субстрата и рН среды относятся к основным факторам, влияющим на скорость ферментативной реакции. Отличия в рН-оптимуме в определённых случаях могут обуславливать выполнение ферментом различных физиологических функций [9]. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата выражается величиной Кm (константой Михаэлиса), равной концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной. Как известно, чем меньше значения Кm, тем выше сродство фермента к субстрату, поскольку в таком случае достижение половины максимальной скорости реакции происходит при меньших концентрациях данного субстрата [7]. Наряду с рН-оптимумом, константа Михаэлиса является одним из основных параметров кинетической характеристики фермента. Значение этого показателя в регуляции ферментативной активности определяется тем, что, как правило, концентрации субстратов в тканях значительно ниже тех, которые необходимы для насыщения ферментов. Поэтому небольшие изменения Кm могут сопровождаться существенными изменениями в скорости ферментативной реакции [11]. Цель работы – сравнительное изучение компонентного состава и кинетических свойств пероксидазы, выделенной из листьев древесных растений, в связи с их устойчивостью к техногенному загрязнению среды. В исследованиях использовали ясень зелёный (Fraxinus lanceolata Borkh.), обладающий сильной повреждаемостью листьев техногенными выбросами, который произрастает на промплощадке коксохимического завода, и проявляющий полигенную устойчивость к различным типам загрязнения тополь канадский (Populus deltoidеs Marsh.) с территории коксохимического и фенольного заводов [5]. В качестве контрольных © Е.Н. Виноградова SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 764 были выбраны растения этих видов из насаждений с фоновым уровнем загрязнения (парковые зоны г. Донецка). Образцы листьев для лабораторных анализов отбирали с нескольких деревьев (10 – 13) репродуктивного возраста во второй половине вегетации. Для выделения пероксидазы (К.Ф.1.11.1.7) из фиксированных жидким азотом листьев проводили экстракцию трис-НCl буфером рН 7,4, осаждение белков сульфатом аммония в пределах насыщения от 30 до 90% и последовательные гель-фильтрации на сефадексах G-25 и G-100 (Pharmacia, Sweden). Фракции, обладавшие пероксидазной активностью, объединяли и использовали для изучения свойств ферментов. Для определения Кm исследовали зависимость начальной скорости пероксидазной реакции (V0) от концентрации субстрата (S). Начальную скорость ферментативной реакции определяли по изменению оптической плотности при 410 нм в области линейной зависимости изменения оптической плотности во времени. В качестве субстратов использовали пероксид водорода и хлорогеновую кислоту. Пероксидазную активность определяли спектрофотометрически на “Specol – 11”, используя в качестве субстрата гваякол, и выражали в изменении оптической плотности за 1 сек. на 1 мг белка [3]. Количество белка устанавливали по М. Бредфорду [12]. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по Г. Ф. Лакину [6] с помощью пакета Mikrosoft Excel. В суммарных препаратах пероксидазы, полученных после хроматографии на сефадексе G-100, удельная активность фермента, по сравнению с экстрактами, увеличена в 3 – 4 раза. Таким образом, в процессе выделения пероксидазы, наряду с удалением низкомолекулярных веществ, удалось в значительной степени очистить фермент от сопутствующих белков. Изучение компонентного состава пероксидазы показало, что электрофоретический спектр фермента, выделенного из листьев растений F. lanceolata, испытывавших влияние эмиссий коксохимического завода, идентичен контрольному варианту опыта и включает три зоны активности (рис. 1.). Изоферментный спектр пероксидаз, выделенных из листьев растений P. deltoidеs контрольного насаждения, был значительно сложнее Рис 1. Электрофоретический вариант пероксидазы исходного экстракта (a) и очищенного препарата фермента (b), выделенного из листьев растений Fraxinus lanceolata Borkh, произрастающих в условиях фонового уровня загрязнения (1) и промплощадки коксохимического завода (2). SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 7 65 Рис 2. Электрофоретический вариант пероксидазы исходного экстракта (a) и очищенного препарата фермента (b), выделенного из листьев растений Populus deltoidеs Marsh., произрастающих в условиях фонового уровня загрязнения (1), а также промплощадок фенольного(2) и коксохимического (3) заводов. и включал 8 электрофоретических зон (рис. 2.). В очищенном ферментном препарате контрольного варианта исчезла одна малоподвижная минорная зона, потерянная, по- видимому, в процессе очистки фермента. Данная электрофоретическая зона в остальных вариантах опыта отсутствует. Изоферментный спектр пероксидазы как экстракта, так и очищенного препарата фермента из листьев растений P. deltoidеs техногенных экотопов включал три дополнительных минорных компонента. Возможно, дополнительные изоферменты пероксидазы, выявленные в листьях растений P. deltoidеs, произрастающих в условиях техногенной нагрузки, и не свойственные растениям контрольных насаждений, играют определённую роль в адаптации P. deltoidеs к техногенному загрязнению и являются составной частью «стрессового набора изопероксидаз», формирующегося в растениях под влиянием стрессовых факторов [8], в том числе и при загрязнении воздуха токсичными газами [13]. Анализ полученных нами результатов свидетельствует, что рН-оптимум пероксидазы, выделенной из листьев F. lanceolata исследованных экотопов, одинаков как в 0,2 М аце- татном буфере – 5,7, так и в 1/15 М фосфатном буфере – 6,5. Значение рН-оптимума пероксидазы из листьев P. deltoidеs исследованных экотопов с 0,2 М ацетатным буфером находится в пределах 5,3 – 5,5, а с 1/15 М фосфатным буфером равно 6,2. То есть, с использованием одних и тех же буферов, рН-оптимум пероксидазы, выделенной из листьев тополя канадского, несколько сдвинут в сторону большей кислотности, по сравнению с рН-оптимумом пероксидазы ясеня зелёного. Поскольку действие стрессовых факторов, ингибирующих протонную помпу, обычно приводит к закислению цитоплазмы [10], некоторый сдвиг оптимальных условий проявления активности фермента в сторону большей кислотности может быть одним из факторов более высокой устойчивости листьев P. deltoidеs к промышленным выбросам, по сравнению с F. lanceolata. SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 766 Для определения сродства к субстратам использовали пероксидазу, выделенную из листьев растений F. lanceolata, произрастающих на промплощадке коксохимического завода и P. deltoidеs – фенольного завода, а также из листьев контрольных растений. Величины константы Михаэлиса были рассчитаны на основании линейного преобразования уравнения Михаэлиса-Ментен методом двойных обратных величин Лайнуивера-Берка. Анализируя полученные результаты, приведённые в таблице, следует отметить, что сродство к пероксиду водорода пероксидазы, выделенной из листьев P. deltoidеs, значительно выше, чем фермента из листьев F. lanceolata, что может свидетельствовать о разной интенсивности детоксикации данной активной формы кислорода в листьях растений исследуемых видов. Отчётливо прослеживается тенденция, что Кm пероксидазы листьев растений F. lanceolata, подверженных в ходе онтогенеза влиянию выбросов коксохимического завода, ниже, соответственно, сродство по отношению к исследованным субстратам выше, по сравнению с ферментом листьев контрольных растений, что достоверно подтверждено для Кm по хлорогеновой кислоте. Для пероксидазы листьев растений P. deltoidеs выявлена обратная зависимость – более низкие концентрации субстратов для достижения скорости реакции, равной половине максимальной, необходимы ферменту, выделенному из листьев контрольных растений, что достоверно подтверждено для Кm по пероксиду водорода. Ранее нами было показано, что пероксидаза листьев растений P. deltoidеs, произрастающих в зоне действия коксохимического и фенольного заводов, отличалась большей устойчивостью in vitro к ингибирующему действию отдельных ингредиентов промышленных выбросов (фенол и пиридин) [2]. Для пероксидазы из листьев растений F. lanceolata техногенных территорий повышенная устойчивость к прямому влиянию данных токсикантов не выявлена. Таблица. Константа Михаэлиса (Кm, ммоль) пероксидазы, выделенной из листьев растений Fraxinus lanceolata Borkh. и Populus deltoids Marsh., произрастающих в условиях промплощадок и фонового уровня загрязнения Растение Вариант опыта Субстрат пероксид водорода хлорогеновая кислота Ясень зелёный фоновое загрязнение 43,47 ± 7,37 1,39 ± 0,16* коксохимический завод 35,29 ± 7,31 0,90 ± 0,09 Тополь канадский фоновое загрязнение 1,06 ± 0,15 2,40 ± 0,98 фенольный завод 2,76 ± 0,31* 2,73 ± 0,26 Примечание: * – различие между Кm пероксидазы, выделенной из листьев растений контрольных и техногенных участков достоверно при р ≤ 0,5. SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 7 67 Изменение величины Кm возможно вследствие структурных изменений активного центра или всей молекулы фермента [7]. В литературе есть сведения о возможности конформационных перестроек молекул пероксидазы при действии на растения стрессовых факторов [8], в том числе и антропогенного загрязнения среды [5]. Характер конформационных изменений пероксидазы листьев растений, испытывавших в процессе онтогенеза влияние промышленных выбросов, может определяться как спецификой действия разнокачественных эмиссий на растения, так и возможностями адаптации фермента к этим воздействиям [5]. По всей видимости, модификации пероксидазы листьев P. deltoidеs техногенных территорий способствуют защите активного центра фермента, снижая его чувствительность к прямому влиянию токсикантов и вызывая уменьшение сродства фермента к исследуемым субстратам. Таким образом, в очищенном препарате пероксидазы из листьев растений P. deltoidеs техногенных территорий выявлено 3 дополнительных изофермента, несвойственных контрольным растениям, а также увеличение Кm фермента по отношению к пероксиду водорода, что, вероятно, является следствием модификаций молекул фермента при адаптации растений к условиям техногенной нагрузки и способствует снижению его чувствительности к прямому влиянию токсикантов. У пероксидазы из листьев F. lanceolata промплощадки коксохимического завода отсутствуют изменения электрофоретического спектра и увеличение Кm по отношению к исследуемым субстратам, напротив, выявлено снижение Кm по хлорогеновой кислоте, что, возможно, в какой-то мере объясняет высокую чувствительность фермента к непосредственному влиянию компонентов эмиссий. 1. Алёхина Н. Д., Клюйкова А. И. Температура среды и адаптивные изменения свойств ферментов ассимиляции азота у растений // Вестн. МГУ. Сер. 16. – 1988. – № 3. – С. 3 – 15. 2. Виноградова Е. Н., Коршиков И. И. Влияние in vitro фенола и пиридина на активность пероксидазы листьев древесных растений, произрастающих в условиях фенольного и коксохимического заводов // Наук. вісн. Чернівецьк. ун-ту. Сер. Біологія. – 2005. – Вип. 260. – С. 37 – 46. 3. Гавриленко В. Ф., Ладыгина М. Е., Хандобина А.М. Большой практикум по физиологии растений. – М.: Высш. шк., 1975. – 391 с. 4. Дмитриев Л. Ф. Ферментативный катализ: роль среды в энергетическом сопряжении // Успехи соврем. биол. – 2001. – 121, № 5. – С. 419-427. 5. Коршиков И. И. Адаптация растений к условиям техногенно загрязнённой среды. – Киев: Наук. думка, 1996. – 239 с. 6. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высш. шк., 1973. – 343 с. 7. Лютова М. И. Изменение термостабильности и кинетических свойств ферментов при адаптации растений к температуре // Физиология растений – 1995. – 42, № 6. – С. 929 – 941. 8. Савич И.М. Пероксидазы – стрессовые белки расстений // Успехи соврем. биол. – 1989. – 107, вып. 3. – С. 406 – 417. 9. Садаквасова Г. Г., Кунаева Р. М. Некоторые физико-химические и физиологические свойства пероксидазы растений // Физиология и биохимия культ. растений. – 1987. – 19, № 2. – С. 107 – 119. 10. Чиркова Т. В. Физиологические основы устойчивости растений. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. – 2002. – 244 с. 11. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. – М: Мир. – 1988. – 586 с. 12. Bredford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitative of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein – dye binding // Anal. Biochem. – 1976. – 72. – P. 248 – 254. 13. Hazell P., Murray D. Peroxidase isoenzyme and leaf senescence in sunflower, Helianthus annus L. // Z. Pflanzenphys. – 1982. – 108, № 1. – Р. 87 – 92. Донецкий ботанический сад НАН Украины Получено 18. 05. 2007 SSN 1728-6204 Промышленная ботаника. 2007, вып. 768 УДК 581.19:934.942:632.15 КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЕРОКСИДАЗЫ ЛИСТЬЕВ POPULUS DELTOIDES MARSH. И FRAXINUS LANCEOLATA BORKH. В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ. Е.Н. Виноградова Донецкий ботанический сад НАН Украины Исследовали свойства очищенной с помощью гель-фильтрации пероксидазы, выделенной из листьев растений Populus deltoides Marsh. и Fraxinus lanceolata Borkh., произрастающих на промплощадках крупных промышленных производств Донбасса. Электрофоретический спектр пероксидазы из листьев неустойчивого к промышленным выбросам F. lanceolata техногенных и контрольных участков идентичен, выявлено изменение константы Михаэлиса по отношению к хлорогеновой кислоте. Установлены дополнительные зоны активности в электрофоретическом спектре пероксидазы из листьев более устойчивого к аэрополлютантам P. deltoides на промплощадке, что, наряду с изменением константы Михаэлиса по отношению к пероксиду водорода, может свидетельствовать об адаптивных модификациях молекул фермента в условиях техногенной нагрузки UDC 581.19:934.942:632.15 KINETIK PROPERTIES AND COMPONENT COMPOSITION OF PEROXIDASE FROM LEAVES OF POPULUS DELTOIDES MARSH. AND FRAXIMUS LANCEOLATA BORKH., GROWING UNDER TECHNOGENIC CONDITIONS. Ye.N. Vinogradova Donetsk Botanical Gardens, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine Peroxidase from Populus deltoides Marsh. and Fraximus lanceolata Borkh., growing on industrial sites of the Donbass large industrial enterprises was researched. The enzyme was isolated from the leaves of the studied plants and then purified with gel filtration chromatography. Electroforetic spectrum of peroxidase from the leaves of non- resistant to industrial emissions F. lanceolata of technogenic and control plots is the same. Аlteration of Michaelis constant against chlorogenic acid is revealed. Additional activity zones in electroforetic spectrum of peroxidase isolated from the leaves of more resistant to airpollutants P. deltoides from industrial site are established, that side by side with the alteration of Michaelis constant against hydrogen peroxid can testify to the adaptive modifications of the enzyme molecules under technogenic load.