Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Физиология и биохимия растений

Диссертационная работа:

Шибарова Анна Николаевна. Анализ влияния малых доз ионизирующей радиации на протонную проницаемость и активность H+ -атфазы плазмалеммы клеток высшего растения : 03.00.12 Шибарова, Анна Николаевна Анализ влияния малых доз ионизирующей радиации на протонную проницаемость и активность H+ -атфазы плазмалеммы клеток высшего растения (Cucurbita pepo) : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.12 Н. Новгород, 2006 119 с. РГБ ОД, 61:06-3/1112

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Одним из наиболее изучаемых вопросов в радиационной биологии является природа структурно-функциональных изменений, которые происходят в мембране под действием ионизирующего излучения. Результаты исследований, полученные в последние годы, весьма определенно свидетельствуют о том, что облучение в малых дозах вызывает многочисленные структурные перестройки в клеточных мембранах, сохраняющиеся длительное время после облучения и приводящие к изменению функциональной активности клеток (Бурлакова, 1994; Кузин, 1995; Burlakova, 2000; Кудряшов, 2004). В структурно-метаболической теории А. М. Кузина (1986), а также в концепции «мембранного механизма биологического действия малых доз» Л. X. Эйдуса (2001) приводятся доказательства, что первичной мишенью действия радиации в малых дозах является не ДНК, а именно клеточные мембраны, и в этом состоит принципиальное отличие эффектов, вызываемых облучением в малых дозах по сравнению с большими. Следует отметить, что эксперименты по изучению действия ионизирующей радиации в малых дозах до сих пор в основном проводились на объектах животного происхождения. Практически отсутствуют работы в этом направлении, выполненные на растительных объектах, которым обычно отводится роль «переносчиков» радионуклидов по пищевым цепям. Между тем радионуклиды, поступая в растения из почвы и накапливаясь в их тканях, оказывают влияние излучением в малых дозах на многие процессы, которые происходят непосредственно в растительном организме.

Ионизирующая радиация в летальных и сублетальных дозах вызывает увеличение в мембране окислительных процессов, в частности усиление процессов перекисного окисления липидов, в результате которого происходит окислительная деградация мембранных структур (Кудряшов, 2004). Специфика нарушения окислительно-восстановительного равновесия при действии малых доз ионизирующей радиации пока не представляется однозначной.

Важнейшим показателем, от которого зависит нормальное функционирование клетки, является состояние барьера ионной проницаемости плазмалеммы Изменение проницаемости мембраны тесно связано с её структурным состоянием (Владимиров, 2002). На настоящий момент недостаточно изученными остаются молекулярные механизмы биологического действия радиации в малых дозах на проницаемость мембраны и системы активного транспорта ионов в клетках высших растений. Известно, что на роль такой транспортной системы в растительных клетках претендует протонный насос, представленный Н -АТФазой (Palmgren, 1991; Morsomme, Boutry, 2000). Большинство клеток растений характеризуется низкой проницаемостью для протона по сравнению с другими катионами, что определяет в значительной мере эффективность работы протонной АТФазы и поддержание рН-стата на оптимальном уровне (Воробьев, 1988; Опритов и др., 1991).

В этой связи вполне правомерно ожидать, что под действием ионизирующей радиации в малой дозе в плазматической мембране (ИМ) растительной клетки будут активироваться окислительные процессы, которые неизбежно отразятся на структурно-функциональном состоянии мембраны.

Исходя из этого, было проведено исследование влияния ионизирующей радиации при облучении малыми дозами на структурное состояние плазматических мембран, связанное с ним изменение барьера протонной проницаемости и активность ключевой транспортной системы плазматических мембран Н -АТФазы в везикулах ИМ клеток высшего растения.

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении изменения ряда основных структурно-функциональных показателей плазматических мембран клеток высшего растения {Cucurbita реро) в результате воздействия малых доз ионизирующей радиации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Анализ нарушения Н -проницаемости везикул плазматических мембран клеток растений при действии малых доз ионизирующей радиации.

  2. Регистрация изменения содержания продуктов перекисного окисления липидов в результате радиационного воздействия.

  3. Анализ действия низкодозового ионизирующего излучения на гидролитическую активность Н -АТФазы плазматических мембран.

  4. Определение характера изменений кинетических параметров работы фермента в норме и при облучении.

  5. Изучение модифицирующего влияния ионов Са на гидролитическую активность Н-АТФазы в условиях воздействия ионизирующей радиации.

Все исследования проводились на изолированной фракции везикул плазматических

мембран, что позволило разделить изучение пассивного транспорта ионов Н и

функционирование системы активного переноса протона через мембрану, и исключить при

этом эффекты действия малых доз радиации немембранной природы.

Основные положения, выносимые на защиту:

S Под действием ионизирующей радиации в малой дозе (0,5 мГр/час) происходит

активация процессов липопероксидации ПМ в первые минуты облучения. S Значительные изменения в структуре ПМ в связи с активацией ПОЛ в результате низкодозового облучения приводят к возрастанию протонной проницаемости ПМ, и увеличению входящего потока ионов Н в клетку. S Закисление цитозоля в результате «протонной вспышки», а также изменения в структуре ПМ приводят к увеличению гидролитической активности Н -АТФазы -ключевой транспортной системы ПМ растительной клетки. S Выявленный феномен стимуляции активности Н-АТФазы может быть связан как с изменением конформации фермента под действием облучения, так и нарушением регуляторного контроля за его работой. S В результате воздействия ионизирующей радиации в малой дозе происходит активация протонной сигнальной системы, вследствие чего можно ожидать изменение функционального статуса растительной клетки в целом. Научная новизна. Впервые обнаружено, что в условиях воздействия малых доз ионизирующей радиации происходит быстрое и значительной изменение протонной проницаемости плазматических мембран клеток высшего растения. Показано, что даже незначительная по величине доза облучения вызывает резкое возрастание Н -проводимости мембраны. Уже в первые минуты облучения происходит быстрая потеря протонного градиента везикул, а при последующих сроках облучения скорость пассивного транспорта ионов Н замедляется.

Получены новые данные, согласно которым в результате воздействия ионизирующего излучения происходит активация процессов липопероксидации в ПМ растительных клеток, о чем свидетельствует повышение содержания продуктов ПОЛ - МДА и оснований Шиффа. Изменения в структуре плазмалеммы, в результате активации процессов ПОЛ происходят в первые минуты при облучении малыми дозами и могут лежать в основе нарушения проницаемости мембраны для протона.

Впервые исследован характер изменения активности транспортной системы ПМ растительных клеток Н -АТФазы в условиях низкодозового ионизирующего излучения. Выявлен феномен активирующего действия малых доз ионизирующего излучения на работу

фермента. Показано, что модулирующее влияние малых доз ионизирующего излучения на Н -АТФазу мембранных везикул проявляется в том, что ее гидролитическая активность возрастает. Прирост активности зависит от времени облучения.

Установлено, что в результате воздействия ионизирующей радиации происходит изменение кинетических и регуляторных свойств Н -АТФазы. Показано возрастание регуляторного эффекта ионов кальция в отношении данной ферментной системы под действием малых доз ионизирующего излучения. Изменение кинетических параметров работы фермента: скорости распада фермент-субстратного комплекса и сродства фермента к субстрату может свидетельствовать о том, что в результате воздействия радиации в малой дозе произошли структурные перестройки активного центра ІҐ-АТФазьі.

На основании полученных данных сделан вывод об активации протонной сигнальной системы в растительной клетке в результате воздействия ионизирующей радиации в малой дозе.

Сформулировано и обосновано положение о высокой чувствительности структурного состояния, а также систем пассивного и активного транспорта ПМ клеток высшего растения к низкодозовым радиационным воздействиям.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты изучения структурно-функциональных изменений ПМ при действии малых доз ионизирующей радиации имеют важное значение для понимания различия в особенностях воздействия малых и больших доз ионизирующего излучения. Они вносят вклад в расшифровку мембранного механизма действия малых доз ионизирующей радиации. В условиях повышения уровня радиоактивного загрязнения природных экосистем все живые организмы подвергаются дополнительному воздействию малых доз ионизирующего излучения, поэтому очень важным представляется выяснение процессов, происходящих при этом в растительной клетке.

Наблюдаемый феномен активации работы фермента Н -АТФазы, а также нарушение Н -проницаемости и активация процессов липопероксидации в условиях воздействия малых доз ионизирующей радиации, свидетельствует о необходимости с осторожностью относиться к применению метода радиационной стимуляции в сельском хозяйстве. Любое вмешательство в тонко отрегулированную систему поддержания окислительно-восстановительного равновесия, а также в процессы пассивного и активного транспорта ионов через мембрану, может иметь весьма существенные функциональные последствия для растительной клетки и растения в целом. Основные результаты работы могут быть включены в соответствующие разделы спецкурсов и лекций общего курса радиобиологии и физиологии растений.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на VI и IX Нижегородской сессии молодых ученых (Нижний Новгород, 2001, 2004), III сессии школы-семинара «Экологическая и промышленная безопасность» (Саров, 2003), III съезде биофизиков России (Воронеж, 2004), III международной междисциплинарной конференции «НБИТТ-21» (Петрозаводск, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (1 глава), описания объекта и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения (2 главы), заключения, выводов и списка литературы (196 работ, в том числе 64 иностранных). Работа изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков и 3 таблицы.

Подобные работы
Шафикова Татьяна Николаевна
Экзополисахариды возбудителя кольцевой гнили картофеля и их взаимодействие с рецепторами плазмалеммы клеток растения-хозяина
Степанова Анна Юрьевна
Реакция культивируемых клеток на анаэробный стресс и получение in vitro устойчивых к затоплению растений (На примере сахарного тростника и пшеницы)
Мысягин Сергей Алексеевич
Анализ роли локальных биоэлектрических реакций в рецепции охлаждения у высших растений
Лобов Сергей Анатольевич
Анализ роли биоэлектрических реакций в осуществлении рецепторно-эффекторной связи у высшего растения (На примере Cucurbita pepo L.)
Чернышева Фанзиля Абузаровна
Локализация АТФ-азной активности, дыхание и ультраструктура клеток корней пшеницы при модификации ионной проницаемости плазмалеммы
Синицын Сергей Владимирович
Сравнительный анализ гибели клеток у цианобактерий и растений
Соколова Марина Константиновна
Биохимический и иммунохимический анализ пространственной организации актинового цитоскелета клеток высших растений
Каневский Иван Федорович
Получение и анализ соматических гибридов между опухолевыми (трансформированными) и нормальными клетками высших растений
Дзюбинская Елена Валерьевна
Программируемая гибель клеток растений. Ультраструктурные изменения устьичных клеток гороха
Шварц Антон Маркович
Изучение механизма распознавания в клетках растений мРНК с преждевременным стоп-кодоном

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net